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History Tour - Mountainbikes

Der erste GEBLA Rahmen von 1992. Er bedeutet mir natürlich viel und ich bin froh, daß ich ihn heute noch habe. Auch wenn er nach meinen heutigen Maßstäben von der Verarbeitung her nicht gerade ein Schmuckstück ist. Aber meine heutigen Maßstäbe bestehen auch darin, den perfekten Rahmen zu bauen. Ein Ziel, dem ich zwar immer näher komme, das aber wohl nie zu erreichen sein wird.

Allerdings war der Rahmen für 1992 federungstechnisch absolut auf der Höhe der Zeit, die ja noch über den Sinn oder Unsinn von Federgabeln diskutierte. In der Federungstechnik lag ja auch der Grund für mich, überhaupt eigene Rahmen zu bauen. Man konnte schlichtweg in Deutschland kein vernünftiges gefedertes Rad kaufen, und mir war eine Federgabel nicht genug.

Und was ist nun an diesem Rad so besonders? Im Grunde nichts. Es gibt kein Superhighlight, kein Material aus der Weltraumforschung und keine schönen Aufkleber. Allerdings vereinigt dieser Rahmen viele auch heute noch aktuelle Details, ist schlicht, aber durchdacht und sein Konzept ist so zeitlos gültig, daß es auch heute von vielen Herstellern genutzt wird. Im Grunde beinhaltet dieser Rahmen schon das Prinzip, die auch meinen heutigen Rahmen zugrunde liegt: Der Verzicht auf schnell entwickelte, spezialisierte Gimmiks zugunsten einer perfekten Umsetzung eines breit angelegten Konzeptes.

Der Rahmen selbst ist aus Mannesmann Stahlrohren fillet brazed verlötet. Der Hinterbau war ursprünglich grün, so daß sich ein Rasta-Farbschema ergab. Leider hat der Rahmen ein paar Jahre in einer eher feuchten Garage verbracht, so daß der Zustand nicht berauschend ist. Eine neue Lackierung wäre natürlich ein Leichtes, aber für mich ist die Patina erhaltenswert. Deshalb erhalte ich sogar den originalen Schmutz aus dem Teutoburger Wald, der diesen Rahmen ziert. :-)

Zu den Details:

Die Federung ist ein sogenannter Eingelenker mit obenliegenden Kettenstreben. Obenliegende Kettenstreben wurden damals gerne verwendet, um die Platzverhältnisse hinter dem Tretlager bei kurzen Kettenstreben zu verbessern. Zudem gab es damals häufiger als heute Kettenklemmer/chainsuck. Bei obenliegenden Kettenstreben konnte man einen Klemmer rechtzeitig merken, so daß die Kettenstrebe nicht beschädigt wurde. Seit ein paar Jahren werden Eingelenker mit obenliegenden Kettenstreben wieder relativ häufig verwendet.

Der Drehpunkt liegt zwischen mittlerem und großem Kettenblatt. Diese Höhe wird bei ähnlichen Rädern auch heute bevorzugt. 1992 hatten die allermeisten Rahmen Drehpunkte, die erheblich höher oder niedriger lagen.

Der Dämpfer (Risse Genesis) ist luftgefedert und ölgedämpft, aber natürlich technisch nicht so ausgefuchst wie die heute erhältlichen Modelle. Die Dämpferanlenkung ist leicht degressiv, so daß sich in Kombination mit dem progressiven Dämpfer eine leicht progressive Kennlinie des gesamten Hinterbaus ergibt. Ein Trick, den heutzutage so einige Hersteller anwenden. Bis vor ein paar Jahren war es völlig üblich, daß dieselben Rahmen sowohl mit Stahlfederdämpfer als auch mit Luftdämpfer angeboten wurden, was völlig unterschiedliche Kennlinien am Hinterbau ergibt. Offensichtlich muß diesen Herstellern die Federungsperformance ziemlich egal gewesen sein...

Schon damals habe ich als Material für die hinteren Ausfallenden nichtrostenden Edelstahl verwendet. Einfach das beste Material für Ausfallenden und heute im Rahmenbau der gehobenen Klasse gerne verwendet.

Natürlich hat der Rahmen keinen Gegenhalter für den hinteren Bremszug, da ich ja schon lange Bremsen mit linearer Zugführung verwendet habe. Mit der Einführung der V-Brake zum Modelljahr 1995 verschwanden diese Gegenhalter nach und nach generell. Heutzutage ist es fast unüblich, Bremssockel zu haben, da die meisten Räder der gehobenen Klasse mit Scheibenbremsen ausgestattet sind.

Aber es gibt auch Details dieses Rahmens, die ich als Fehler erkannt habe:

Erstens habe ich lernen müssen, wie viel Kraft der Fahrer über die Kette in den Hinterbau einbringt und wie wichtig ein stabiler Hinterbau ist. Der originale Hinterbau dieses Rahmens hat nur etwa 8 Wochen gehalten, die Fotos zeigen schon die zweite Version. Es gibt leider keine Fotos der ursprünglichen Variante oder des komplett aufgebauten Rades. Heutzutage ist die Konstruktion eines vernünftigen Hinterbaues erheblich einfacher geworden, es gibt nämlich Umwerfer mit untenliegender Klemmschelle (low clamp). Dadurch müssen die Kettenstreben nicht mehr so hoch über den Umwerfer geführt werden, müssen also nicht mehr so einen großen Bogen machen, so daß die Belastung erheblich geringer ist. Auch die heute generell kleineren Kettenblätter erlauben einen geringeren Bogen.

Zweitens ist dies mein einziger Rahmen mit Gleitlagern im Hauptlager der Hinterbauschwinge. Wenn man wirklich einen gut funktionierenden Hinterbau erreichen möchte, geht an Kugellagern kein Weg vorbei. Das haben mittlerweile auch die meisten Hersteller erkannt. Da das Thema trotzdem in Foren immer wieder durchdiskutiert wird, habe ich einen technischen Artikel dazu geschrieben.

Drittens habe ich gelernt, daß eine Federung immer ein Dämpfung braucht. Die Manitou 1 Gabel, die in einem Hardtail noch akzeptabel arbeitet, zeigt ihre begrenzte Leistungsfähigkeit deutlich, wenn im gut konstruierten Hinterbau ein hochwertiges Federelement mit Öldämpfung steckt.

Diese Erkenntnisse sind in die zweite Generation der gefederten GEBLA Rahmen 1993 eingeflossen.

Das Konzept ist im Prinzip gleich, es handelt sich wieder um einen Eingelenker mit obenliegenden Kettenstreben. Der Öl-Luft-Dämpfer ist wieder leicht degressiv angelenkt, so daß sich wieder eine leicht progressive Kennlinie ergibt, der Federweg beträgt jetzt rund 70mm. Das Oberrohr ist jetzt einteilig, hauptsächlich aus Gewichtsgründen. Der Hauptrahmen ist wieder aus Mannesmannrohr und fillet brazed gelötet, allerdings jetzt mit sogenannten Microfillets. Auch das eine Maßnahme, um Gewicht zu sparen.

Allerdings gibt es wesentliche Unterschiede in der Schwinge. Die ist jetzt nicht nur im Hauptlager kugelgelagert (doppelt gedichtet) und spricht damit besser an, sie ist auch aus Aluminium und dadurch leichter, aber auch stabiler und steifer. Daß es bei gefederten Rahmen sinn machen kann, Aluminium zu verwenden, liegt an den vielen nötigen Teilen, die zur Gruppe der Haltenden Masse gehören. Und es liegt daran, daß bei gefederten Rahmen viele Teile komplex beansprucht werden, was wiederum Aluminiumteile bevorzugt. Einere genauere Beschreibung der zugrundeliegenden Mechanismen gibt es im Technischen Artikel Gewicht. Es muß aber dazugesagt werden, daß bestimmte Varianten von gefederten Rädern sehr wohl leicht aus Stahl gebaut werden können, wenn das Konzept mit relativ wenigen Teilen Haltender Masse auskommt. Das ist zum Beispiel bei den Softtails der Fall.

Vom meinem eigenen 1993er Rad existieren gottseidank Fotos, die das Rad komplett zeigen. Klar, daß es mit eigenen Komponenten ausgestattet ist. Bremsen mit linearer Zugführung, heute meist V-Brake genannt, die vordere kugelgelagert. Die Vorderradnabe mit voluminöser, 17mm dicker, Aluminium-Hohlachse, um die Steifigkeit der Federgabel zu erhöhen. Die Federgabel ist eine RockShox MAG21 long travel mit 63mm Federweg, luftgefedert und ölgedämpft. Eine Gabel, die mit einigen Änderungen durchaus vernünftig arbeitet und recht wenig Wartung benötigt. Eine gute Kombination zum Hinterbau.

Die restlichen Komponenten sind damaliger Standard der gehobenen Klasse: Die XT Schaltung und Umwerfer aufgepeppt durch schicke Kurbeln und in meinem Fall den Wünschelruten-Schaltern von Mavic.

An diesem Rahmen hat mich eigentlich nur die Steifigkeit gestört, die zwar für damalige Zeiten nicht schlecht war, aber definitiv verbesserungswürdig. Ein Hauptgrund dafür war der schon oben angesprochene Umwerfer, der durch seine hohe Befestigungsposition für eine ungünstige Form der Kettenstreben sorgte. Umwerfer mit untenliegender Befestigungsschelle (top swing, low clamp), die die Konstruktion erheblich verbessert hätten, gab es eben erst ab Modelljahr 1996, als es einen nennenswerten Markt für vollgefederte Räder gab.

Eine Lösung wäre ein Eingelenker mit untenliegenden Kettenstreben gewesen, allerdings mit großen Platzproblemen, da damals noch viel Wert auf sehr kurze Kettenstreben gelegt wurde. Zudem wäre eine gute Lage des Schwingendrehpunktes nur sehr bedingt zu erreichen, er liegt in der Regel zu tief.

1995:

Ich habe mich für die nächste Generation 1995 für einen sogenannten echten McPherson Hinterbau (mit Horst Links) entschieden, der perfekt für geringe Antriebseinflüsse bei niedrigem Schwingendrehpunkt ist, einen steiferen Hinterbau ermöglicht und zudem günstig für die hintere Bremsleistung (hier der technische Hintergrund) ist. Auch hier ist der Hauptrahmen aus Stahl, diesmal endverstärkte Columbus-Rohre, und der Hinterbau aus Aluminium. Das Hauptlager und die Horst Links sind selbstverständlich kugelgelagert und zu den Dichtlippen der Kugellager zusätzlich mit O-Ringen gedichtet. Seit dem ersten Rahmen mit kugelgelagerter Schwinge 1993 habe ich alle Lagerungen nur doppelt gedichtet konstruiert, da die meisten Lager nicht durch die Belastung zerstört werden, sondern durch Schmutz, Wasser und falche Einstellung. Ein Fakt, der die Kugellager leider für lange Jahre in Verruf gebracht hat, als sie dann in billiger Ausführung in schlecht konstruierten und gedichteten Lagerungen verwendet wurden. Zu Kugellagern gibt es technische Artikel, einen über Hinterbaulagerungen und einen über die Faszination des Kugellagers.

Ein McPherson-Hinterbau stellt besondere Anforderungen an die Auslegung der Federung, will man ein perfekt funktionierende System. Erstens ist ein McPherson per definitionem progressiv, man kann also ein progressiv arbeitendes Luftfederbein nicht durch eine leicht degressive Hinterbaukennlinie ausgleichen, zweitens ist das Federbein starken seitlichen Belastungen ausgesetzt, was die meisten Federbeine nicht besonders gut verkraften. Der erste Grund führt zwangläufig zu einem Stahlfederbein mit speziell abgestimmter Feder, der zweite Grund zu einem besonders robust konstruierten Federbein für McPherson. In Frage kamen damals nur zwei Federbeine, AMP und Noleen, die beide meinen Anforderungen an die Federabstimmung nicht genügt haben und im Falle des AMP auch nur eine recht schlicht funktionierende Dämpfung hatten. Also habe ich mich, wie meist in solchen Fällen, dazu entschlossen, die Sache selbst in die Hand zu nehmen. :-)

Sieht man sich die Bilder an, fällt auf, daß die Feder im Gegensatz zu üblicherweise verwendeten Stahlfedern relativ viele Windungen besitzt. Dadurch besitzt die Feder eine flache Kennlinie und der Federweg kann trotz progressivem Hinterbaues gut genutzt werden, ohne viel Negativfederweg (sag) fahren zu müssen. Im Grunde erreicht man das, was man bei einem Luftfederbein erreicht, wenn man die Kennlinie des Hinterbaues leicht degressiv auslegt. Einige moderne Hinterbauten mittleren Federweges sind ja so ausgelegt. Die Auslegung der Kennlinien hängt hauptsächlich vom Federweg und vom Fahrstil bzw. Einsatzzweck ab.

Der Dämpfer zeichnet sich durch seine robuste Konstruktion, eine damals nicht alltägliche einstellbare Dämpfung für das Ausfedern (rebound) und Vorspannung des Öls durch eine Stickstoffkammer aus. Wobei auch der Dämpfer sich weiterentwickelt hat: Am Anfang dachte ich noch, nur ein Dämpfer mit durchgehendem Schaft wie der AMP würde den zusätzlichen Belastungen durch die Hinterradbremse standhalten. Das hat zwar gut funktioniert, da ich im hohlen Schaft die Stickstoffkammer unterbringen konnte, hatte aber unnötig viele Dichtungen. Nach dem erfolgreichen Test eines konventionellen Einrohrdämpfers habe ich dann allerdings umgestellt. Natürlich hatte auch dieser Einrohrdämpfer besonders robuste Führungen, ein wichtiges, manchmal auch heute noch unterschätztes Konstruktionsmerkmal.

Die Ausstattung zeigt natürlich wieder das, was es von GEBLA gab. :-) Bremsen mit linearer Zugführung, vorne mit Brake Booster. Der Brake Booster ist übrigens ein echtes Hufeisen! Allerdings aus Aluminium, wie es für Rennpferde und Pferde, die erstmalig Hufeisen tragen, benutzt wird. Das R1 steht für die Größe, Reitpony 1. :-)

Die Naben sind natürlich wieder Ausführungen mit besonders dicker 17mm Aluminiumachse für gefederte Räder, diesmal in der Hochflanschversion. Ob Hoch- oder Niederflansch macht technisch bei den heutigen Speichenqualitäten wenig unterschied, aber ich mag einfach die klassische Optik der Hochflanschnaben.

Die Schaltung ist diesmal mit den damalig üblichen SRAM Gripshift SRT 800 Schaltern komplettiert. Bis heute schätze ich Drehgriffschalter sehr, wobei natürlich aktuelle Drehgriffschalter den damaligen SRT 800 erheblich überlegen sind.

Die verwendete Judy Downhill Gabel täuscht übrigens: Das Rad ist mit seinen 70mm Federweg am Hinterrad und 75mm an der Gabel zwar für damalige Verhältnisse auf Downhillniveau, aber ist ein ganz normales Mountainbike mit breitem Einsatzbereich und dessen typischer Geometrie. Auch der Hinterbau ist eher auf geringe Antriebseinflüsse und wenig Negativfederweg/sag hin konstruiert. Es war seiner Zeit da einfach voraus, heute fällt das Federungskonzept in den Bereich eines Mountainbikes für den CrossCountry Rennbetrieb.

Ein anderer erwähnenswerter Meilenstein 1995 ist mein erstes Rad speziell konstruiert für eine Frau. Mittlerweile gibt es ja gottseidank auch von größeren Herstellern einige Angebote für Frauen, die über die Verwendung einer kleinen Rahmengröße mit billigen Komponenten und hübsch lackiert hinausgehen.

Der Rahmen hat nicht nur eine besondere Geometrie, vor allem mit kürzerem Oberrohr, sondern auch besonders leichte Rohre, die durch die moderaten Durchmesser auch ohne Federung einen gewissen Komfort spüren lassen.

Warum spezielle Rahmen für Frauen meiner Ansicht nach sinnvoll sind, habe ich in einem technischen Artikel dargelegt.

Aber natürlich hat sich die Welt nicht nur bei den Hardtails weiterentwickelt. Mitte der ´90er Jahre wurde die Bewegung hin zu vollgefederten Mountainbikes stärker und auch größere Hersteller begannen, gute gefederte Räder zu bauen. Als Beispiel möchte ich hier die Super V Active Rahmen von Cannondale ab 1996 nennen, die auch nach heutigen Maßstäben noch gut funktionieren. Allerdings wird das Bild in diesem Falle etwas dadurch getrübt, daß dieselben Rahmen je nach Preislage sowohl mit Stahlfeder- als auch Luftdämpfer angeboten wurden, was völlig andere Federkennlinien ergibt.

Ich habe 1996 hauptsächlich damit verbracht, zu analysieren und nachzudenken. Klar war, daß die Fahrradindustrie auch an dem Punkt angekommen war, vernünftige gefederte Räder zu bauen. Das war einerseits eine große Befriedigung, da endlich die endlosen Diskussionen nachzulassen begannen, ob Federung nicht sowiso total unsinnig sei, andererseits war es immer mein Ansporn, besser zu sein als das, was man bei den großen Herstellern kaufen konnte. Natürlich war es immer noch ein großer Unterschied zwischen einem Industrieprodukt und einem Rahmen, dessen Maße und auch Federung speziell für den Fahrer gemacht waren, aber das war mir eigentlich nicht genug. Also war mir klar, daß ich die Entwicklung der Federung selbst auf eine ganz andere Entwicklungsstufe hieven mußte, die bisher noch nicht erreicht worden war. Und zwar mit Hilfe des Computers.

Selbstverständlich wurde auch damals schon von einigen Herstellern Software eingesetzt, um die Fahrräder zu entwickeln. Und zwar zweidimensionales CAD (also quasi eine elektronische Zeichnung), dreidimensionales CAD (also ein elektronisches Teilemodell) sowie FEM (Finite Elemente Methode), eine Belastungssimulation meist einzelner dreidimensionaler Teilemodelle. Was es aber nicht gab und meines Wissens bis heute (Stand Anfang 2008) kein anderer Hersteller gemacht hat, war eine Fahrsimulation des kompletten Rades mit Fahrer über Hindernisse. Und zwar mit allen Feder- und Dämpferkräften, Massen, Erdanziehungskraft, Simulation der Reifenflexibilität usw. Das ist kein einfaches Unterfangen und darin liegt natürlich auch der Grund, warum es mittlerweile zwar in der Autoindustrie, nicht aber in der Fahrradindustrie angekommen ist. Allein die Entwicklung eines sinnvollen Simulationsmodelles dauert einige Monate. Mir kamen dabei zwei Dinge zur Hilfe: Erstens stand bei mir die Diplomarbeit meines Maschinenbaustudiums an, wie geschaffen für ein solches Projekt. Zweitens hatte ich einen so fachkundigen wie auch hilfsbereiten Mitarbeiter der Parametric Technology Corporation kennengelernt, dem Hersteller der für ein solches Vorhaben damals wie heute am besten geeigneten Pro/ENGINEER Softwarefamilie. Die Pro/ENGINEER Softwarefamilie kombiniert dreidimensionales CAD mit FEM sowie der für mich besonders wichtigen dynamischen Festkörpersimulation.

Ich möchte mich an dieser Stelle nicht in die technischen Beschreibungen vertiefen. Für alle, die es interressiert, habe ich meine Diplomarbeit als download verfügbar gemacht. LINK Auch die Diplomarbeit stellt aber den eigentlichen Simulationsprozeß nur sehr verkürzt und oberflächlich dar.

Zum Rad selbst:

Das Konzept dieses Rades entstand 1996, gebaut wurde es dann im Frühjahr 1997. Damals war das Wort Freeride noch nicht erfunden und die dazugehörige Radgattung der Räder mit Federwegen deutlich über 100mm für normale Touren auch nicht. Deshalb mußte ich auch wieder zu der extremsten Downhillgabel greifen, die erhältlich war, um meine Idee eines solchen Rades zu realisieren.

Mir war klar, daß der Schlüssel zum Erfolg darin lag, geringe Antriebseinflüsse, reibungsarmes Ansprechen und eine leicht progressive Gesamtfederkennlinie mit guter Steifigkeit zu verbinden und Einflüsse der Hinterradbremse und hohes Gewicht zu vermeiden. Ist doch einfach, nicht? :-)

Die geringen Antriebseinflüsse konnte ich durch die Wahl eines Viergelenkprinzipes und die entsprechende Festlegung aller Drehpunkte erreichen. Hier kam mir zur Hilfe, daß ich jetzt die Antriebseinflüsse in den verschiedenen Gängen und Fahrzuständen (bergauf, Ebene, bergab) simulieren konnte. Die Wahl dieses Prinzips und natürlich auch die Konstruktion der Einzelteile stellte auch eine gute Steifigkeit sicher.

Klar, daß ich für ein sensibles Ansprechen und generell reibungsarmes Funktionieren der Federung an allen Drehpunkten der Ketten- und Sattelstreben wieder auf zusätzlich gedichtete Kugellager gesetzt habe. Auch hier kommt einem die Simulation zugute, da man problemlos durchspielen kann, wie sich die Federung mit Gleitlagern verhält. Die Gleitlager erzeugen ja eine last- und geschwindigkeitsabhängige Reibung, die in die Ergebnisse einfließt.

Die Auslegung aller Drehpunkte und besonders des dreieckigen Umlenkhebels sorgen sowohl für die leicht progressive Gesamtfederkennlinie als auch dafür, die geringen Einflüsse der Hinterradbremse sicherzustellen. Oft wird vorausgesetzt, daß ein Viergelenkhinterbau automatisch für geringe Einflüsse der Hinterradbremse sorgt. Das ist so nicht der Fall. Je nach Form und Drehpunktlage des Umlenkhebels können die Einflüsse sogar groß sein, wie manche Hersteller auch heutzutage feststellen müssen.

Um das Gewicht in Grenzen zu halten, ist der gesamte Rahmen aus Aluminium gefertigt. Beim Viergelenker ist der Anteil von haltender Masse naturgemäß relativ hoch, so daß es Vorteile bringt, diese aus Aluminium zu konstruieren. Zudem sind einige dieser Teile durch FEM optimiert.

Auch bei diesem Rad findet wieder eine Downhillgabel verwendung, da Federwege über 100mm selbst im Downhill als massig erschienen. Eine ´97er Judy DHO hatte 100mm Federweg, die verwendete Cannondale Moto 120 leider nicht die gelisteten 120mm, sondern 115mm, und auch die erst nach einer Überarbeitung. Trotzdem eine schön funktionierende Gabel, die allerdings penible Wartung voraussetzt, sich aber auch gut abstimmen läßt. Eine Gabel für den Rennbetrieb eben. Die upside-down Bauweise der Gabel macht die Verwendung einer Scheibenbremse nötig. Ich habe nicht die vorgesehene Sachs Scheibenbremse verbaut, sondern mittels eines eigens gebauten Adapters eine der ganz frühen Gustav M.

Am Hinterrad habe ich allerdings noch auf eine Scheibenbremse verzichtet und eine eigene GEBLA N-BRAKE verbaut. Als der Rahmen konstruiert wurde, gab es die Gustav M noch nicht und alle anderen Scheibenbremsen waren noch nicht so ausgereift, daß ich mich darauf verlassen wollte. Abgesehen davon, daß jeder Hersteller seinen eigenen Standard genutzt hat: Auch den heute bekannten IS-Standard für Scheibenbremsen gab es ja noch nicht.

Mit diesem Rad möchte ich die History Tour der GEBLA Mountainbikes abschließen. Alle neueren Räder sind ja noch nicht wirklich History...

 

 

 

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