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Also, wie funktioniert eine Luftfeder? Wie sind wir hier nur gelandet? Updates und Vorteile für die Fahrer

Als wir angefangen haben uns das überarbeite 2023er Federgabel-Lineup vorzustellen, stand eine neue Luftfeder nicht auf dem Masterplan. Aber als wir ein neues Chassis, die Charger 3 Dämpfung und die ButterCups entwickelten, haben wir auch unser bisheriges Luftfederdesign über Bord geworfen.Die neuen Luftfedern für Pike, Lyrik und ZEB sollten nach einer gemeinsamen Designphilosophie funktionieren, dabei aber auf den jeweiligen Fahrstil zugeschnitten sein: Trail, All-Mountain und Enduro. Um zu sehen, was funktioniert und was nicht, hat unser Entwicklungsteam in Iterationsstufen gearbeitet und schnell hintereinander verschiedene Prototypen gebaut. Die Früchte unserer Arbeit - DebonAir+.

Also, was macht eine Luftfeder?

Lass uns über die Theorie hinter Luftfedern sprechen. Eine Luftfeder funktioniert ähnlich wie eine gewickelte Stahlfeder - sie nimmt die vom Trail oder dem Fahrer erzeugte Energie auf und gibt sie dann ungebremst wieder ab. Wir kombinieren Federung mit Dämpfung, um die Geschwindigkeit zu kontrollieren, mit der die Feder diese Energie aufnimmt und wieder abgibt. In unseren Federgabeln befindet sich im einen Gabelholm eine Feder (normalerweise eine Luftfeder) und im anderen die Dämpfung. Wir verwenden Luftfedern, weil sie leichter sind (sie verwenden Luftmoleküle anstelle von Metall) und sich stufenlos auf die unterschiedlichen Fahrergewichte und Fahrstile einstellen lassen - einfach durch Hinzufügen oder Entfernen von Luft kann man bestimmen, wieviel Kraft erforderlich ist, um den Kolben durch seinen Hub zu bewegen. Durch Hinzufügen der Bottomless Token (zur Verringerung des Luftvolumens in der Druckkammer) kannst du auch die Kennlinie einer Luftfeder beeinflussen, und so den Durchschlagschutz erhöhen weil die Luftfeder damit progressiver wird.

Eine Luftfeder besteht aus vielen verschiedenen Komponenten, aber im Großen und Ganzen ist es eine abgedichtete Kammer, die aus dem Druckkolben, einer Kolbenstange, Dichtungen und vor allem aus Luft besteht. Technisch gesehen gibt es zwei Kammern im Inneren der Luftfeder: eine positive und eine negative Kammer. Wenn die Gabel komprimiert wird, drückt sie die Kolbenstange nach oben, die den Druckkolben in die positive Luftkammer hineintreibt. Indem sich der Kolben nach oben bewegt, werden die Luftmoleküle in der Positivkammer komprimiert, wodurch sich Luftdruck darin erhöht (in der Animation unten werden die Luftmoleküle dann grün). Dieser Druck wirkt der Kraft aus der Kompression (durch einen Schlag von unten oder aus einer Bewegung des Fahrers von oben) entgegen und versucht, den Kolben wieder nach unten zu drücken.

Der Druck in der Positivkammer bewirkt, dass sich der Druckkolben erst ab einer bestimmten Kraft bewegt - jede niedrigere Kraft wird nicht abgefedert, sondern direkt an den Fahrer übertragen. Deshalb enthält die Luftfeder zum Ausgleich ein negatives Volumen auf der Unterseite des Kolbens mit dem gleichen Druck.Das Ergebnis, ist, dass die Druckverhältnisse auf beiden Seiten des Kolbens gleich sind - er sich also in einem ausgeglichen Position befindet.Mit gleichem Druck auf beiden Seiten des Kolbens, „schwebt“ er quasi in der Luftkammer und kann sich leicht bewegen, sobald eine Kraft auf ihn einwirkt.

Wenn eine Luftfeder aufgepumpt wird, füllt sich zuerst die Positiv-Kammer mit Luft. Wie kommt der Druck dann aber in die negative Luftfeder? Dort wo auch die Druckkammer ist, befindet sich im Standrohr der Gabel eine kleine Vertiefung (oder Kerbe), durch die die Luft von der Positivkammer in die Negativkammer strömen kann, um den Druck auf beiden Seiten abzugleichen.Nach dem ersten Aufpumpen muss man die Gabel daher etwas einfedern, um sicherzustellen, dass der Luftdruck wie gewünscht zwischen der positiven und negativen Kammer ausgeglichen wird.

Für unsere 2023er Gabel-Lineup haben wir uns genau angesehen, wie jeder Teilaspekt in dem Gesamtsystem funktioniert (seien wir ehrlich, diese Dinge sind komplizierter, als wir sie hier darstellen können), um unsere bisher beste Luftfeder zu entwickeln.

Wie wir soweit gekommen sind ?

Während der COVID Pandemie trafen sich vier Mitglieder des Entwicklungsteams in einem leeren Büro - mit Atemschutzmasken und Sicherheitsabstand - und hielten ein „Mondschein-Event“ ab. Zwei Ingenieure waren mit dem Design der Luftfedern beschäftigt, ein Techniker mit der konstruktiven Umsetzung ihrer Entwürfe und ein Versuchsingenieur mit dem Sammeln von Daten zur weiteren Optimierung. Alle vier konzentrierten sich drei Wochen lang ausschließlich auf die Luftfeder und arbeiteten in vier Entwicklungsstufen daran, jedes ihrer Detail zu verbessern - die Platzierung der Ausgleichkerbe, der Top-Out-Anschlag, das Volumen der Negativfeder - alles wurde bis ins letzte Detail besprochen und diskutiert.

Jeden Morgen begannen sie mit einer Idee und teilten sich dann auf, um ihren Teil des Puzzles zu bearbeiten.Das Ziel war es, ihre Änderungen bis zum Nachmittag zu testen. Im Anschluss an die Testfahrt gab es eine Nachbesprechung, und dann ging es wieder von vorne los.Es war eine unterhaltsame, strukturiert voranschreitende und kollaborative Zeit, in der sie herausfanden, was sie über Luftfedern wussten und noch nicht wussten. Tim Lynch, der Senior Design-Ingenieur, fragte: „Was genau bewirkt das? Wir wissen es nicht. Können wir den Effekt überhaupt messen? Wir wissen es nicht.Also haben wir nicht nur diese neuen Ideen zu Bauteilen entwickelt, sondern auch noch die dazugehörigen Testverfahren."

„Weil wir von Grund auf neu anfingen, hatten wir viele Freiheiten, jedes Detail der Luftfederung zu erforschen. Oft würden wir kleine Verbesserungen und Fortschritte durch einem Teil des Puzzles entdecken, nur um dann am nächsten Tag auf einen anderen Kritikpunkt zu stoßen. Wir sind dann einen Schritt zurück gegangen, haben die Ursache dafür untersucht und wie wir die Fortschritte, die wir gemacht haben, behalten können.“

–Eric Neeley, Design-Ingenieur

Updates und Vorteile für die Fahrer

Welche Änderungen haben wir vorgenommen? Die erste und sichtbarste Änderung war die Umstellung auf einen Aluminiumkolben. Da Aluminium dünner als Kunststoff hergestellt werden kann, ohne die Qualität zu beeinträchtigen, konnten wir das Volumen in den Kammern optimieren. Als Nächstes haben wir den Kolben der Luftfeder mit einem Gleitring und einem Sicherungsring versehen, damit das Aluminium besser mit dem Standrohr zusammenspielt und eine bessere Wechselwirkung mit der Ausgleichsbohrung gewährleistet ist.

Das nächste größere Update war die schrittweise Optimierung der Luftkammergrößen der Positiv- und Negativfedern für jede Gabel in Abhängigkeit von deren Anwendungsprofil. Daher ähneln sich die Luftfedern der Pike (silber) der Lyrik (rot) stärker, während die der ZEB (gold) ganz anders ist. Um dem Einsatzzweck der ZEB (größere, härtere Schläge, mehr Federweg) gerecht zu werden, wollten wir das Negativvolumen maximieren, ohne die Position der Ausgleichskerbe im Standrohr zu verändern, denn nur so blieb das System auch rückwärts kompatibel mit dem bestehenden ZEB Chassis. Das Entwicklungsteam verlängerte die obere Dichtungskappe des Druckkolbens (samt Dichtung) und machte sie hohl, um so das Volumen der Negativkammer zu vergrößern.

Zuletzt haben wir uns der Form unserer Federkennlinie angenommen und angeschaut, wie alle Komponenten der Gabel zusammenwirken, um das gesamte System weiterzuentwickeln. Wir haben die Volumina der Standrohre und der Tauchrohreinheit bestimmt und genau ermittelt, wie sich Dämpfung und Luftfeder gegenseitig beeinflussen.

Als die Luftfeder zum ersten Mal testeten, stellten wir fest, dass wir damit viel mehr Komfort bei Bremswellen und harten Schlägen und trotzdem eine gute Kontrolle erzielten. Es war kontrolliert und trotzdem komfortabel, was eine schwer zu erzielende Balance ist.“

–Eric Neeley

Für dich als Fahrer bedeutet das, dass die Gabel bereitwilliger einfedert, so dass er sich von Anfang an geschmeidiger anfühlt und du trotzdem die Unterstützung in der Mitte des Federwegs spürst. Es bedeutet auch dass sie höher im Federweg steht, damit du jeden Millimeter Federweg nutzen kannst und mehr Vertrauen und Kontrolle auf ruppigen Trails hast. Du wirst feststellen, dass die Gabel feinfühliger auf kleine Unebenheiten anspricht, und damit besser auf jedem Zentimeter des Trails reagiert.

Indem wir uns voll und ganz auf die Luftfeder konzentriert und sie in schneller Folge schrittweise verbessert haben, brachten diese kleinen Änderungen schnell große Verbesserungen.

Warum aber eine gute Sache verändern? Um sie unschlagbar zu machen.

DebonAir+ ist mit den 2023er Gabeln Pike, Lyrik und ZEB kompatibel. Du weißt nicht genau, wie du die Luftfeder auf dich einstellen kannst? Schau dir mal TrailHead an - unsere Fahrwerks-Set-Up-App, gibt dir Empfehlungen für den Luftdruck und die Dämpfereinstellung passend zu deinem Fahrstil. Hast du Fragen zur Federwegsanpassung oder der Montage? Schau dir unsere FAQ-Seite der 2023er Federgabel-Kollektion an.