Tauchrohr

Motorrad-Teleskopgabel mit Faltenbälgen

Die Teleskopgabel ist eine Vorderradaufhängung für Zweiräder. Sie ist die gebräuchlichste Form der Motorradgabel und der Federgabel an Fahrrädern.

Aufbau

Klassische Teleskopgabel

Bei der klassischen Bauform nehmen die Gabelbrücken am Lenkkopf die inneren Gabelbeinrohre oder Standrohre auf. Diese gleiten in den unten liegenden Tauchrohren oder Gleitrohren, die Radachse und Bremse tragen. Diese Bauart ist nach wie vor am meisten verbreitet, da sie kostengünstig zu produzieren ist. Nachteile gegenüber der upside-down-Gabel sind die höheren ungefederten Massen und die geringere Torsionssteifigkeit.

Eine Teleskopgabel besteht in der Regel aus zwei Gabelbeinen, die oben durch eine oder zwei Gabelbrücken verbunden sind. Zwischen diesen ist ein drittes, kurzes Rohr angebracht, der Gabelschaft. Er lagert die Gabelbrücken drehbar im Lenkkopflager.

Das Gabelbein gleitet im Tauchrohr und ist mit einer inneren Schraubenfeder abgestützt. Zur Dämpfung der Bewegung ist meist zusätzlich ein Kolben im Tauchrohr angebracht, der bei der Bewegung des Gabelbeins das Gabelöl durch kleine Bohrungen presst und damit als Stoßdämpfer wirkt, siehe unten.

An Motorrädern kommen generell zwei Gabelbrücken zum Einsatz. Nur bei Fahrrädern und anderen Zweirädern mit geringer Höchstgeschwindigkeit kann auf die obere Gabelbrücke verzichtet werden.

Die Stabilität der gesamten Radaufhängung wird maßgeblich von der Auslegung der unteren Gabelbrücke, dem Durchmesser der Gabelbeine und dem Durchmesser der Vorderradachse bestimmt.

Der in die Tauchrohre führende Schiebeweg der Standrohre wurde lange Zeit mittels Faltenbälgen gegen Staub geschützt. Seit etwa 30 Jahren allerdings nimmt deren Gebrauch bei Straßenfahrzeugen ab, und der eintauchende Bereich der Standrohre bleibt sichtbar. Die Schutzwirkung sollen statt dessen zusätzliche Abstreifringe übernehmen, teils auch Staubkappen oder Gabelprotektoren, welche die Standrohre und die Dichtungen vor anfliegendem Schmutz und Insekten schützen.

Upside-Down-Gabel

Upside-Down-Gabel, die inneren Rohre sind unten.

Die Gabelbeine von Upside-Down-Gabeln (auch USD, im angelsächsischen auch Inverted fork) sind dagegen umgekehrt angeordnet: Die inneren Rohre liegen unten und tragen die Aufnahmen der Vorderradachse. Die Gabelbrücken, an denen große Hebelkräfte wirken, führen so die verwindungssteiferen, äußeren Rohre mit dem größeren Durchmesser. Die inneren Gabelbeinrohre verlieren zwar an Verwindungssteifigkeit, weil ihnen durch den umgekehrten Einbau die feste Fixierung durch die Gabelbrücken fehlt, können als Gleitrohre aber in weiter voneinander entfernten Gleitlagern geführt werden, so dass insgesamt eine höhere Verwindungssteifigkeit des Gabelbeins erzielt wird.

Weiterhin werden durch diese Konstruktion die ungefederten Massen reduziert, was grundsätzlich eine Verbesserung der Radführung bewirkt. Allerdings ist das Gesamtgewicht einer Upside-Down-Gabel konstruktionsbedingt größer und der Lenkeinschlag wegen der dickeren Rohre oben geringer. Zudem sind die Gabeldichtringe theoretisch einem stärkeren Verschleiß durch Verschmutzung unterworfen, was jedoch durch speziell geformte Schutzbleche minimiert werden kann.

Schon einige frühe Serienmotorräder mit Teleskopgabel, die BMW R 12 und R 17 von 1935, wiesen diese Anordnung auf. Auch Kreidler und Hercules stellten in den 1970er Jahren Mopeds mit aus Blech gepressten Upside-Down-Gabeln her, ohne den heute üblichen Ausdruck zu verwenden.

Federung und Dämpfung

An motorisierten Zweirädern mit Teleskopgabel werden heute nur noch hydraulisch gedämpfte Konstruktionen mit Schraubendruckfedern eingesetzt. Bei Sporteinsätzen werden häufig je nach Streckenbeschaffenheit unterschiedlich harte Federn eingesetzt; typische Werte der Federrate liegen um 10 N/mm.

Da viele Gabeln, vor allem bei japanischen Herstellern, lange Zeit zu weich und nicht für die außerhalb Japans gängigen Fahrergewichte und Fahrweisen ausgelegt waren, hat sich ein Zubehörmarkt für Federn mit meist höheren Federraten entwickelt.

Im Original und Zubehör werden teils auch progressiv gewickelte Federn verwendet, die höheren Fahrkomfort ermöglichen, da in dem meist genutzten Bereich ein größerer Weg zur Verfügung steht.

Dämpfung

Gleitrohr und Standrohr sind durch einen Wellendichtring (Simmering) gegeneinander abgedichtet. Die Gabelbeine enthalten eine Ölfüllung und eine darin sich bewegende Dämpferstange mit Bohrungen, die als hydraulischer Stoßdämpfer wirkt. Die Viskosität des eingefüllten Öls beeinflusst diese Dämpfung.

Abstimmung

Hochwertige Teleskopgabeln bieten die Möglichkeit der Fahrwerksabstimmung, bei einer "voll einstellbaren" Federung sind einstellbar:

• Federvorspannung (Federbasis): Damit kann die Gabel an unterschiedliche Belastungen, z. B. bei Soziusbetrieb angepasst werden. Dabei wird meist angestrebt, das Verhältnis von Negativ- zu Positivfederweg bei unterschiedlicher Belastung gleich zu halten, z. B. bei 30:70.
• Zugstufe (Zugdämpfung) und Druckstufe (Druckdämpfung) werden durch Stellschrauben getrennt eingestellt. Diese Schrauben beeinflussen den Querschnitt eines Ölkanals, so dass der durch die Pumpbewegung entstehende Ölstrom unterschiedlich gedämpft wird. Beim Einfedern wirkt die Druckstufe, beim Ausfedern die Zugstufe. Neueste Entwicklung hier ist die getrennte Einstellung der Druckstufe in High- und Low-speed. Hier ist die Einfedergeschwindigkeit (schnell und langsam) gemeint, nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit.

Luftkammer

Den wesentlichen Teil der Federung leistet die Schraubenfeder im Gabelbein, aber auch das über der Ölfüllung im Gabelbein befindliche Luftvolumen stellt eine Gasfeder dar, die vor allem auf dem letzten Weg vor dem Anschlag wirksam wird. Die eingefüllte Ölmenge verändert das Volumen dieser Gasfeder und beeinflusst daher, wenngleich in engen Grenzen, die Federkennlinie bei voller Einfederung. Das "auf Block" gehen einer Teleskopgabel kann damit verhindert werden.

Das Volumen wird als "Luftkammer" eingestellt, wobei der Ölstand im Holm ohne Feder bei voller Einfederung gemessen wird. Teilweise werden auch Teleskopgabeln (z. B. Öhlins FG 670) gebaut, die ganz oder kombiniert mit Druckluft die Federwirkung aufbauen bzw. erhöhen; diese Bauweise hat sich jedoch bislang nur im Rennsport durchgesetzt.

pro und contra

Vorteile der Teleskopgabel sind ihre kompakte Form, ihr geringes Gewicht, ihre vergleichsweise geringen Herstellungskosten und ihre Robustheit.

Die Nachteile der Teleskopgabel treten vor allem beim Bremsen zu Tage. Die Teleskopgabel ist dann hohen Biegekräften ausgesetzt und federt verhältnismäßig tief ein. Durch das Einfedern wird nicht nur der Positivfederweg reduziert, sondern auch der Nachlauf verkürzt und dadurch die Fahrstabilität verringert, allerdings ist dieser Effekt nicht ganz unerwünscht, weil das Motorrad durch die Nachlaufverkürzung leichter einlenkt und damit das Handling verbessert wird. Mechanische, hydraulische und elektromechanische Einrichtungen zur Verminderung des Einfederns (Anti Dive) kamen in den 1980er Jahren auf den Markt, zeigten aber meist keine befriedigende Wirkung und konnten sich so auf Dauer nicht durchsetzen.

Die Alternative zur Teleskopgabel liegt etwa in der Achsschenkellenkung, die erstmals in der Großserie 1993 bei der Yamaha GTS 1000 verwendet wurde. Diese konnte sich allerdings wegen Ihrer Komplexität und ihrer höheren Kosten nicht am Markt etablieren; die gewöhnungsbedürftige Optik trug sicher ebenso dazu bei. Weiterhin entstanden Mischformen wie der Telelever, der in diversen BMW-Motorrädern eingesetzt wird.

Literatur

• Michael Gressmann, Franz Beck, Rüdiger Bellersheim: Fachkunde Fahrradtechnik. 1. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2006, ISBN 3-8085-2291-7

Weblinks

• Grundlagen der Fahrwerkseinstellung, Fotos, Glossar