ROCKSHOX PIKE RC, Funktion, Tuning, AWK (Ausweichkammer) Teil 1

Ich möchte hier für Interessierte als Basic Wissen die Funktion einer Pike RC darstellen. Für die Profis sicher ein alter Hut, aber ich musste mich da auch erst durchfressen, um zu Verstehen, welche Wirkungsweise die einzelnen Bauteile haben, was ich mit Modifizieren wie beeinflusse.
Begriffe lassen sich im Lexikon nachlesen, wusste vorher auch nicht, was mit „Casting“ gemeint war.
Quelle und © SRAM, eigene Bilder

Federgabel Lexikon

Sich Gedanken über Feineinstellung, Tuning zu machen, hat meines Erachtens wenig Sinn, wenn man die grundlegenden Funktionen der Gabel nicht verstanden hat. In dem Thread geht es ausschließlich um Federung, nicht um Dämpfung! Das trenne ich bewusst, sonst wird es noch unübersichtlicher 

Als Beispiel nehme ich eine Schnittzeichnung von SRAM, die ich dann mit den mir zur Verfügung stehenden Mitteln nicht massstabsgetreu modifiziert habe. Es geht erst einmal ums Grundverständnis, dann um Abstimmung mit Token, Thema AWK kommt dann zum Schluss. 

Los geht`s:
In Motorrädern verwendet man überwiegend Stahlfedern als Federelement. Bei Mountainbikes sind die, Ausnahme Downhill, aus Gewichtsgründen nicht mehr üblich, komprimierte Luft ist heute üblich. Hat Vor- und Nachteile, da gehe ich später noch detaillierter darauf ein.
Vorteil ist zumindest, lässt sich relativ einfach für unterschiedliche Gewichte anpassen.
Dazu verwendet man eine Federbeinpumpe, sinnvollerweise Druckstufe offen, damit die nicht eine Messung des Sag beeinflusst. Die Luft fliest in die Positivkammer und drückt den SA-Kolben nach unten. Dieser ist über die Luftführungsstange mit dem Unterteil der Gabel, genannt Casting, fest verbunden. Er bewegt sich beim Einfedern also im Standrohr, das in der Gabelbrücke verpresst ist, nach oben.
Der SA-Dichtungskopf dichtet das Standrohr nach unten ab.

Bei Arbeiten in der Gabel ist penibelste Sauberkeit Pflicht, mit der Seegering Zange abrutschen und die Luftführungsstange verkratzen, dann wars das mit dem Druck.

Ein Sandkorn auf dem Schaumstoffring oder der Dichtung zerstört das Standrohr irreparabel!

Der Bereich zwischen SA-Kolben und SA Dichtungskopf ist die Negativkammer. In ausgefedertem Zustand sitzt der SA-Kolben auf Höhe eines Bypass, der ermöglicht einen Druckausgleich zwischen Positiv- und Negativkammer, im ausgefederten Zustand ist der Druck ober- und unterhalb des SA-Kolbens also identisch.

Was passiert nun beim Einfedern?
Die Positivkammer wird kleiner, der Druck steigt an. Die Negativkammer wird grösser, der Druck sinkt ab (daher der Begriff Negativ...).
Unterhalb des SA-Dichtungskopf befindet sich ja auch Luft, die ist normalerweise etwa auf Höhe des Luftdruck der Umgebung. Federt die Gabel ein, wird dieser Raum auch massiv verkleinert.

Fülle ich beim Kundendienst hier deutlich mehr Öl als die von Rockshox vorgegebenen 10 ml ein, verkleinere ich den Raum, was zu einem höheren Druck und ggf. zu einer höheren Endprogression führt, die Gabel federt am Schluss des Federwegs nicht mehr voll ein.

Genau betrachtet haben wir also drei Luftkammern, Positiv-, Negativ und Casting. Bei der Solo Air kann ich nur den Druck und der Positivkammer einstellen, Dual Air Gabeln haben kein Ventil oder Bypass zwischen Positiv- und Negativkammer, dafür ein 2. Ventil, sitzt meistens unten.

Nun kommen wir zu den Kennlinien. Die Diagramme beschreiben, bei welchem Federweg welche Kraft dem Einfedern entgegen wirkt:

Stahlfedern haben im Regelfall eine lineare Kennlinie, also eine gleichmässige Kraftzunahme pro zurückgelegtem Federweg. Luftfedern immer eine Kurve. Am Anfang ein kurzer Widerstand, interpretiere ich als Losbrechmoment, die Dichtungen kleben immer etwas. Dann ein Mittelteil, der fast linear als Gerade verläuft, am Schluss steigt die Kurve an, was bedeutet, die Kraft / cm Federweg steigt immer mehr an.

Nun zur Praxis, normalerweise wird eine Gabel so eingestellt, dass ich im Stand, Fahrer(in) Hände am Lenker, Füße auf den Pedalen, Fahrposition eingenommen, die Gabel um einen bestimmten Betrag schon ein federt. Der schwankt je nach Gabel und Einsatzzweck (Cross Country natürlich weniger als Downhill) zwischen etwa 10 und 30% des gesamten Federweges (Sag). Sinn ist, dass die Gabel bei kleinen Unebenheiten auch ausfedern kann, so das Rad Bodenkontakt und Haftung behält.

Etwas komplexer wird es, wenn ich 20% Sag einstelle, dann bei Sprüngen die Gabel auf Block geht, also bis zum mechanischen Anschlag durchschlägt (wie geschrieben, Dämpfung, Druckstufe in einem anderen Thread). Erhöhe ich jetzt den Druck in der Positivkammer, schlägt die Gabel nicht mehr durch,aber ist bei kleinen Unebenheiten zu hart, federt da noch nicht.

Die Pike hat für solche Fälle Token vorgesehen, sind einfach Plastikstopfen, die die Positivkammer Volumen mässig verkleinern.

In der Gabel sieht das schematisch dann so aus:

Was bewirkt das Reduzieren des Volumens nun?
Federt die Gabel ein, steigt der Druck schneller an, ist auf der roten und blauen Kurve im Diagramm schematisch zu erkennen. Ich kann mit relativ niedrigem Druck fahren, die Gabel arbeitet bei kleinen Unebenheiten sensibel, schlägt bei Sprüngen trotzdem nicht durch.
Allerdings wird die Gabel zum Ende des Federwegs dann massiv härter, nutzt u.U. den Federweg nur noch bei sehr hartem Fahrstil voll aus.

Ein findiger Konstrukteur hat sich da Gedanken gemacht, Stichwort AWK = Ausweichkammer.
Dazu später mehr.