Die Progressive Feder der NC: Versuch einer Funktionserklärung

    #1

    Hallo aus Lemgo,


    ich habe hier und in anderen Foren immer wieder wiedersprüchliches und falsches über die Funktions,-

    Arbeitsweise der progressiv arbeitenden bzw. gewickelten Motorradfedern, die auch in der NC verbaut sind,

    gelesen.

    Ich versuche einmal die Arbeitsweise der Feder halbwegs verständlich zu erklären, ich hoffe es klappt.



    Hier als Beispiel eine zerlegte NC700 Gabel mit progressiv

    gewickelten Gabelfedern.


    Bei der "progressiv gewickelten" NC750 Feder haben wir zwei Federteilbereiche mit gleicher Federrate!

    Die Federrate ist zu Begin des Einfedervorgangs konstant obwohl wir einen enger und einen weiter gewickelten

    Federbereich haben.


    Mit anderen Worten:

    Die Feder lässt sich zu Begin des Einfedervorgangs gleichmäßig, also linear komprimieren, kein Federteil ist weicher,

    die Federrate ist linear!


    Jetzt passiert beim weiter Einfedern allerdings folgendes:

    Die Federwindungen des enger gewickelten Federbereichs fahren nach und nach auf Block, das bedeutet diese

    Federwindungen legen sich aufeinander und dieser Bereich kann nicht mehr federn, er wird starr.


    Da bei dieser Federart die Federrate von der Zahl der federnden Windungen abhängt, sich die Anzahl der federnden

    Windungen aber reduziert sobald die ersten Windungen auf Block gehen, ändert sich die Federrate unserer Feder.

    Sobald allerdings alle Windungen im enger gewickelten Bereich auf Block gefahren sind und die Feder noch weiter

    einfedert ist die Federrate wieder linear.


    Zu unserer Feder sagt der Federexperte Wilbers übrigens folgendes:

    "Original besitzt die Gabel progressive Federn, wobei die erste Federrate zu gering ist und dadurch auch relativ schnell

    in die zweite, deutlich zu harte Federrate wechselt."

    (Wenn meine Infos stimmen haben wir eine Federrate von ca. 6,5 -10 N/mm, wobei Wilbers eine lineare Feder mit

    8.5 N/mm empfiehlt.)


    Diese Einschätzung ist meiner Meinung nach nicht ganz falsch. Aber gerade die Anfangs etwas zu geringe Federrate

    fällt mir als Leichtgewicht nicht so auf. Das sie beim stärkeren Einfedern etwas zu hart wirkt kommt mir entgegen, ich

    habe ein besseres Gefühl fürs Vorderrad und das ist mir wichtig. Sprich, ich kann mit der Feder leben.


    Das einzige was mich nervt sind die recht harten Schläge im Lenker bei Schlaglöchern etc.. Aber das werde ich wie

    schon hier im Forum beschrieben mit YSS PD-335 Gabelventilen lösen. Dann bin ich hoffentlich zufrieden. Bei einem

    Federweg von "nur" 120mm wie bei meiner NC750SD RC88 kann man so oder so keine Sänfte erwarten.


    Ich hoffe ich konnte ein wenig zum Verständnis beitragen wie diese Federn arbeiten und was mit progressiv

    gemeint ist.


    Gruß aus Lemgo, Thomas :boywink:

    #2

    Hallo Thomas ( ThomasLIP ),

    du hast es sehr verständlich erklärt.. . . . aber. . . .

    Meine Überlegungen endeten anders.

    Erstmal etwas Grunsätzliches, damit wir über das Gleiche reden/schreiben

    Federkonstante = Kraft pro Weg (N/mm oder kp/cm. . . )

    Progressive Federn haben keinen Konstante. Die lineare Feder besitzt im gesamten Arbeitsbereich diese Konstante.

    Diese Konstante wird auch als Federrate bezeichnet.


    Du schreibst: "Bei der "progressiv gewickelten" NC750 Feder haben wir zwei Federteilbereiche mit gleicher Federrate."

    Die Gesamtfeder an der NC besteht aus zwei linearen Teilfedern. Deshalb ist die Feder (gesamt) auch nur linear.

    Die Federkonstante ist erst einmal eine Misch-Konstante aus beiden Teilfedern.

    Erst wenn sich die Teilfeder mit den engen Wicklungen zusammen gedrückt hat, wirkt nur noch das Federteil mit den großen Wicklungsabstand. Dann arbeitet der Bereich mit der engen Wicklung nicht mehr.

    Die Wicklungen liegen dann aufeinander. Dieser Bereich federt nicht mehr. Die Gesamtfeder wird dann härter.

    Diese Feder mit dem großen Wicklungsabstand hat eine höhere Federkonstante, als die Feder mit der engen Wicklung.


    Die Feder der NC ist deshalb weder progressiv noch einfach linear.

    Würde man das Verhalten der Feder grafisch darstellen, so würde eine Geraden entstehen, die einen Knickpunkt hat.

    Das wäre aber keine Gerade (lt. Def. "Gerade"). Also sind es zwei Geraden, die einen Knickpunkt haben.

    Zum besserem Verständnis:

    Zwei baugleiche Federn stehen nebeneinander (gleiches Material, gleiche Länge, gleicher Drahtdurchmesser, gleicher Wicklungsdurchmesser)

    Die eine Feder hat 20 Wicklungen. Die andere Feder hat nur10 Wicklungen.

    Dann hat die Feder mit den 10 Wicklungen einen doppelt so hohe Federkonstante (Federrate) und einen doppelt so langen Arbeitsbereich.

    Jetzt würde ich mich freuen, dass sich meine Vermutung durch Argumente zu einen Irrtum wandelt.


    Reinhard

    2 Mal editiert, zuletzt von reinglas ()

    Gefällt mir 2
    #4

    Und hier noch eine Ergänzung zu dem Thema, die die Beschreibung mit einer Grafik hinterlegt (Federgabel Honda CB500 Four).

    Der "Knick" beim Übergang von der weichen auf die härtere Federkennlinie bei 80,5 mm Eintauchtiefe fällt hier kaum auf, aber die Kennlinie erfolgt ab diesem Punkt etwas steiler. Man erkennt aber deutlich, dass nicht die steilere Federkennlinie für den Komfortverlust verantwortlich ist, sondern die hohe Progressivität der Rückstellkaft aus der Verdichtung des eingeschlossenen Luftpolsters in der Federgabel. Bei starkem Bremsen steigt die Eintauchtiefe und damit die Rückstellkraft stark an, um das Aufsetzen des Standrohres zu vermeiden. Kurz vor dem Aufsetzen wird ein eingebauter hydraulischer Druckanschlag aktiv, der hier aber nicht dargestellt ist.


    Federgabel.pdf



    Grüße

    Rainer

    #5

    Hallo aus Lemgo,


    ich muß leider bezüglich meines Beitrags vom 26.01.24 "Die Progressive Feder der NC: Versuch einer Funktionserklärung"

    einiges richtigstellen. Genaugenommen ist das meiste von dem geschriebenen einfach falsch, SORRY!!


    Ich hatte mich in anderen Foren zu der Thematik informiert und dann ist mir das passiert was nicht passieren sollte,

    ich habe falsches Wissen an euch weitergegeben. Ich war zwar skeptisch habe das gelesene dann aber nicht hinterfragt.

    Das ärgert mich in sofern, da ich technisch halbwegs kompetent bin und eigentlich immer der Sache auf den Grund gehe!


    Bedanken muß ich mich erst eimal bei Reinhard "Reinglas" der mich durch seine Reaktion zu meinem Beitrag zum

    nachdenken gebracht hat und ich darauf hin noch einmal zu dem Thema recherchiert habe.


    Also vergesst was ich geschrieben habe!!


    Ich habe wenigstens in dem Beitrag die beiden Worte "progressiv gewickelt" aus gutem Grund in Anführungszeichen

    gesetzt, weil es sich bei der Feder eigentlich nicht um eine progressive Feder im üblichen Sinn handelt, das war

    wenigstens nicht falsch.

    Ferner schrieb ich "zwei Federteilbereiche mit gleicher Federrate" das ist falsch!! Zwei Federteilbereiche ja, aber nicht

    mit gleicher Federrate sondern mit unterschiedlichen Federraten!!


    Unsere sogenannte "progressive" Feder besteht genaugenommen aus zwei linear arbeitenden Federn mit

    unterschiedlicher Federrate, eine weicher, eine härter.


    Um der Sache auf den grund zu gehen habe ich mir unter anderem im Netz einen Federrechner gesucht und die Daten einer

    mir bekannten Feder eingegeben.

    Einmal die Daten der Originalfeder und dann die gleiche Feder, nur mit mehr Windungen bei gleicher Länge. Das Ergebnis

    hat das bestätigt was ich geahnt habe. (Aber ich musste ja dem Halbwissen aus anderen Foren glauben obwohl ich Zweifel

    hatte, ich könnte kotz... :puke-front: )


    Das Ergebnis:

    Je mehr Windungen eine Feder bei gleicher Länge hat, sprich, je kleiner der Abstand zwischen den einzelnen

    Windungen ist, je weicher ist die Feder!! Die Federrate sinkt!


    In meinem Rechenbeispiel (siehe unten) habe ich die Feder einmal mit 32-Windungen und dann mit 42-Windungen rechnen

    lassen.

    32-Windungen: Federrate: 7,68 N/mm

    42-Windungen: Federrate: 5,90 N/mm

    Die Windungszahl hat um ca. 31% zugenommen und die Federrate ist um ca. 33% gesunken, die Feder ist ca. 33% weicher.


    Hier der Link zum Federrechner: https://shop.federtechnik.ch/springs/calc/df





    Annmerkung: Ich fahre eine NC750SD RC88 (DCT) Bj.2018, 120mm Federweg.


    Zu dieser Feder mit 120mm Federweg sagt Wilbers übrigens folgendes:

    "Original besitzt die Gabel "progressive" Federn, wobei die erste Federrate zu gering ist und dadurch auch relativ schnell

    in die zweite, deutlich zu harte Federrate wechselt." (Wenn meine Infos stimmen hat diese Feder eine Federrate von

    ca. 6,5 N/mm (weicherer Teil) bis 10 N/mm (festerer Teil). Wilbers empfiehlt übrigens eine lineare Feder mit 8.5 N/mm.)


    Ich füge hier ein Diagramm ein, welches ich zwar etwas zweckentfremdet habe, aber man erkennt wovon ich rede.

    Lest den Text unter dem Diagramm.



    Ich gehe mal auf Nummer sicher, ja ja ich weiß der weichere Federteil ist schon vor der KO-Lage verbraucht, das

    entspricht nicht der Realität. Ich hatte einfach keine Lust ein neues Diagramm anzufertigen und hab das von Rainer

    genommen und etwas "umgebaut". Dient nur dem Verständnis der "weicherer sowie festerer Federteil!" Bitte keine

    Diskussionen, danke.

    Wer Lust hat kann ja ein Diagramm mit einem realeren Verlauf erstellen.



    Leider, leider sind die Federhersteller nicht in der Lage bzw. anscheinend nicht willens uns vernünftige Diagramme und

    Daten ihrer Federn zur Verfügung zu stellen. Dann könnte man wenigstens, wenn einem die eine Feder von den

    Federeigenschaften her nicht passt, diese anhand eines Diagramms mit anderen vergleichen und schauen ob eine Feder

    mit anderer Charakteristik besser funktionieren würde, könnte. So stochert man mehr oder weniger im Nebel.

    Richtig beraten kann euch da kaum einer, es heißt hier leider oft, Versuch macht klug. Es gibt einfach zu viele Variablen

    die wir nicht kennen um gezielt eine passende Feder zu finden.


    Übrigens: Ich wollte erst, da ich recht leicht bin, die Originalfeder beibehalten und nur ein Gabelventil YSS-PD335 zur

    Dämpfung starker Schläge einbauen.

    Jetzt werde ich allerdings versuchsweise eine 375mm lange lineare Gabelfeder mit einer Federrate von 7,5 N/mm sowie

    das Gabelventil einzubauen. Die lineare aber kürzere Wilbers mit einer Federrate von 8,5 N/mm scheint einigen zu hart

    zu sein. Ich hoffe das ich dann einen guten Kompromiss zwischen Komfort und Fahrbarkeit finde. Man kann ja noch mit

    der Gabelölviskosität und dem Luftpolster spielen.

    Apropo Luftpolster, schaut euch einmal die grüne Linie im obigen Diagramm an! Wie hier gut zu sehen ist dämpft auch

    das oftmals unterschätzte Luftpolster, und das tut es tatsächlich progressiv.

    Ich kann nur sagen, eine passende Feder für seine Ansprüche zu finden ist schwer! Verlässliche Daten, Fehlanzeige.


    Nur mal so, für die Rennstrecke müssen die Federn eine härtere höhere Federrate haben......... Aber auch hier gilt, so

    hart wie nötig und so weich wie möglich. Hier werden auch gerne lineare Federn eingesetzt weil sie berechenbarer

    sind und man schneller eine gute Abstimmung findet, ich hoffe das klappt auch bei mir, allerdings möchte ich einen

    Kompromiss zwischen............


    So, zu diesem Thema kann man unendlich viel sagen und philosophieren und kommt doch nicht zum Ende, leider, ist

    einfach eine Wissenschaft für sich.


    Deshalb Schluss für heute.


    Gruß aus Lemgo, Thomas

    #6

    Hallo Thomas,


    grundsätzlich habe ich nichts dagegen, wenn man meine Diagramme verwendet und Interpretationen veröffentlicht.

    Das dient ja alles dem besseren Verständnis der Zusammenhänge und damit der Grenzen der Fahrwerkseinstellungen.

    Bei der Modifikation der Federkennlinie (insbesondere der rote Bereich) bist Du aber über das Ziel hinausgeschossen.

    Die Kennlinie ist viel zu steil und der Knick kommt viel zu früh. Die Summe aus Stahlfederkennlinie und Luftfederkennlinie ist die im Bild dargestellte Gesamtfederkennlinie (siehe dazu auch meine Grafik "Federgabel.pdf").


    Grundsätzlich waren deine ersten Überlegungen schon richtig. Über die Begriffe und die technischen Details kann man diskutieren, aber die Idee der Progressivität mit zwei linearen Kennlinienbereichen ist anschaulich beschrieben und darum geht es ja.


    Grüße

    Rainer

    #7

    Hallo ThomasLIP ,

    die Korektur deines Beitrages 1 ehrt dich. Ich danke dir. Dieses Verhalten ist inzwischen kein Standard-Verhalten (leider).

    Wir sind alle keine Fachleute, können aber eine Meinung haben.

    Das Recht auf eine Meinung beinhaltet auch das Recht auf Irrtum.

    Die raren Herstellerangaben (Details) zu ihren Produkten verfestigt unseren Status. Wir bleiben Laien.

    Nach meinem Beitrag 2 überprüfte ich nochmals meine Behauptungen und stellte auch in meinem Beitrag einen Fehler fest.

    Ich schrieb / Zitat:

    "Die Gesamtfeder an der NC besteht aus zwei linearen Teilfedern. Deshalb ist die Feder (gesamt) auch nur linear.

    Die Federkonstante ist erst einmal eine Misch-Konstante aus beiden Teilfedern.". . . Das ist erst mal so richtig.

    Mit Mischkonstante meinte ich eine Durchschnitts-Konstante aus beiden Feder-Konstanten. Diese Annahme ist aber falsch.

    Die Gesamtfeder-Konstante ist bei in Reihe geschalteten unterschiedlichen Federn immer kleiner als die kleinste Einzelfeder-Konstante.

    Deshalb haben zwei unterschiedliche Federn mit der Konstante K1=10 N/mm und K2=5 N/mm in Reihe geschalten

    eine Gesamtfeder-Konstante von 3,33 N/mm (s. Grafik).


    ________________________________________________

    Hallo fourfever ,

    du stelltest eine Grafik in deinen Beitrag, wo auch ein Luftdruck bei bei der Ermittlung der Rückstellkraft einfließt.

    Das kenne ich bei Federgabeln an Mountain-Bikes. Sogar die Verdichtung eines Lutraumes geschieht linear.

    Halbiere ich das Luftvolumen, so verdoppelt sich der Luftdruck.

    Wird der Luftraum mit einem Kolben verdichtet, der eine kleine Bypass-Öffnung hat, dann erst tritt eine Progressivität ein.

    Mir ist aber nicht bekannt, dass die Federgabel der NC eine solche "Luftfederung" hat.

    Weißt du darüber mehr ?

    ___________________________________

    Ich werde weiterhin meine NC unverändert fahren. Ich weiß, dass es besser gefederte Motorräder gibt.

    Selbst meine MZ ES/2 250 war besser gefedert.

    Die Zeit, die ich durch Probieren und Basteln benötigen würde, nutze ich lieber zum Fahren.


    Reinhard

    #8

    Hallo Thomas,


    die Federgabeln arbeiten eigentlich alle mit Luftfederunterstützung, denn das eingeschlossene Luftvolumen wird ja beim Eintauchen komprimiert und damit steigt der Druck bzw. die Rückstellkraft in der Federgabel. Je nach eingefüllter Ölmenge bzw. größe des sogenannten "Einstellluftpolsters" ist der Effekt größer oder geringer.


    Für die Spezialisten: die Federrate (Federkennlinie) hängt vom Schubmodul G, der Drahtstärke d4, dem mittleren Durchmesser Dm3 und natürlich ganz wesentlich von der Windungszahl W ab. Die Länge der Feder bzw. der Abstand zwischen den Windungen spielen im Normalfall eigentlich keine Rolle.


    Grüße

    Rainer

    #9

    Hallo fourfever ,

    ich bin kein Federraten-Spezialist. Ich bin eher das Gegenteil.

    Ich möchte bloss verstehen, wie die Federgabel an meiner NC funktioniert.

    Das was ich schrieb, war nicht als Tatsache zu verstehen, Es waren nur meine Gedanken.

    Ich hatte noch nie die Federgabel offen.

    Im Internet fand ich keine Erklärung über die Funktionsweise einer Gabelfeder.

    _______________________________

    Wenn zwei abgedichtenden Hülsen gegeneinander verschoben werden, dann ändert sich natürlich der Luftdruck in den Hülsen.

    Deshalb funktioniert auch eine Luftpumpe. Das ist mir verständlich.

    Wie wird an NC-Gabel das s.g. "Einstellluftpolster" eingestellt ?


    Reinhard

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