Federtausch im Federbein

Die neue Feder

Schon zwei Tage nach der Bestellung bei Zupin lag die Feder vor mir, natürlich in makellosem Zustand 🙂 . Wunderbar gelb, mit dem charakteristischen Öhlins Aufdruck. In meinem Fall:

01091-34/100 L1919

Öhlins Federbein Feder Aufdruck 01091-34/100
Das Schmuckstück in voller Spät-September Nachmittagssonnenpracht 🙂

Der Kenner wird überrascht feststellen:

  • 1091: ungespannte Länge = 160 mm (d.h.: wie bestellt, und damit 10 mm kürzer* als Serie)
  • 34/100: Federrate = 100 N/mm (also 15 N/mm weicher als Serie)
  • L1919: Produktionsjahr 2019 plus eine weitere, derzeit nicht entschlüsselbare Information.

Gleich mal vermessen:

  • Tatsächliche, ungespannte Länge: 158,5 mm. (1% Toleranz zum Sollwert)
  • Innendurchmesser: 57,3 mm
  • Aussendurchmesser: 80,6 mm
  • Drahtdurchmesser (inkl. Beschichtung): 11,62 mm
  • Steigung (Pitch): 32,0 mm
  • Gewicht: 999 g

Für eine möglichst günstige Krafteinleitung in eine Druckfeder mit Drahtdurchmesser ab 1,0 mm aufwärts sollen lt. Lehrmeinung die beiden Endwindungen jeweils über einen Windungsbereich von 270° – 330° bis auf 1/4 des Drahtdurchmessers angeschliffen und planparallel „angelegt“ werden. Auch das erfüllt die Öhlins-Feder in vorbildlicher Weise. Insofern gibt’s auch hier soweit nix zu meckern.

Öhlins Druckfeder Windung angelegt angeschliffen planparallel
Endwindungen über ca. 300° angelegt und bis auf ca. 1/4 des Drahtdurchmessers angeschliffen

Mittelfristig beabsichtige ich, einen der beiden Federsitze mit einem Axiallager aufzurüsten. Motivation und Durchführung werde ich in einem separaten Beitrag beschreiben. Aber da das Axiallager seinerseits ca. 5 mm axialen Bauraum benötigt, hatte ich die neue Feder in entsprechender Voraussicht bereits 10 mm kürzer bestellt.

Der Ausbau des Federbeins

Vor dem dem Austausch der Feder steht erst einmal der Ausbau des Federbeins. Solange das Hinterrad auf dem Boden aufsteht, steht das Federbein unter einer axialen Belastung von rund 2’500 N, entsprechend einer Gewichtskraft von etwa 250 kg. Das Motorrrad muss also vor Beginn der Operation geeignet angehoben/abgestützt werden. Ich habe erneut meinen hydraulischen Werkstattkran bemüht und das Heck mittels einer passend verknoteten Bandschlinge aus dem Bergsportbedarf (Meterware, mit einer angegebenen Mindestbruchlast von 19 kN krass überdimensioniert) über die beiden Sozius-Fussrastenausleger angehoben.

Zum Ausbau des Federbeins müssen im Grunde nur die beiden rot gezeichneten Spezialschrauben entfernt werden:

Befestigungsschrauben des Federbeins an Schwinge und Zylinderkopf des stehenden Zylinders. Monster 1200S
Das Federbein der Monster 1200S ist über zwei Spezialschrauben mit je 10 mm Durchmesser befestigt

Die Befestigungsschraube des oberen, zylinderkopfseitigen Federbeinauges wird allerdings erst zugänglich, nachdem die in Fahrtrichtung rechte obere Befestigungsschraube des Heckrahmens entfernt wurde, wie in der folgenden Abbildung ebenfalls rot markiert:

Zugang zur oberen Befestigung des Federbeins erst nach Entfernen einer Befestigung des Heckrahmens. Monster 1200S
Die rechte, obere Befestigungsschraube (rot) des Heckrahmens muss zuerst entfernt werden

Der Heckrahmen bleibt ansonsten unangetastet und muss nicht weiter demontiert werden. Da die Befestigungsschraube des Heckrahmens sehr(!) fest sitzt (Anzugsmoment: 150 Nm) und einen vergleichsweise flachen Kopf aufweist, empfiehlt sich der Einsatz einer qualitativ guten 17er Sechskant-Nuss (kein Zwölfkant!), um ein evtl. Runddrehen zu vermeiden.

Für das Lösen der eigentlichen Federbein-Befestigungsschrauben werden 8er Inbusschlüssel unterschiedlicher Länge benötigt. Das Hinterrad sollte durch einen Helfer während des Lösens der ersten Schraube gegen herunterfallen gesichert werden. Immerhin beträgt die ungefederte Masse des Hinterrads 26 kg, und unter dieser Querbelastung lässt sich die Schraube nicht einfach herausziehen. Ersatzweise:Mit dem Werkstattkran die Monster gerade soweit entlasten, daß das Hinterrad mit einer Auflagekraft von sehr knapp über NULL aufsteht.

Nachdem alles derart vorbereitet war, ging der eigentliche Ausbau innerhalb weniger Minuten vonstatten, bis ich das vom Motorrad befreite Federbein in Händen hielt.

Das ausgebaute Federbein der Monster 1200S
So sieht das Federbein der Monster 1200S in der Serienausstattung (Bj. 2015) aus

Um die Monster nicht mehrere Wochen in dieser prekären, teilzerlegten Situation am Werkstattkran baumelnd in einer Gemeinschafts- Einstellhalle zu hinterlassen, hatte ich mir vorab eine längenverstellbare „Federbein-Ersatz-Stütze“ angefertigt …

Monster 1200S Federbein Ersatz Stütze längenverstellbar M10 Gelenkauge
Längenverstellbare Federbein-Ersatz-Stütze mit 10 mm Gelenkaugen (Links- und Rechtsgewinde)

… welche ich an die Stelle des Federbeins montierte. Nun kann ich die Monster in der Tiefgarage wenigstens im Bedarfsfall weiter hin- und her rangieren. Ist also zur Zeit der vermutlich einzige Starrrahmen-Umbau einer Monster 1200S nördlich der Alpen.

Eine Testfahrt auf öffentlichen Strassen werde ich mir damit aber eher verkneifen.

Aber wie das so ist mit guten Vorsätzen: aus selbstloser Verpflichtung meinen Lesern gegenüber musste ich dann doch für diesen Blog ein aussagekräftiges Beweis-Foto beisteuern:

Starrrahmen Monster 1200S. Federbein-Ersatz-Stütze.
Sorry, aber hier gibt’s kein Federbein zu sehen. B-)

Schon das Aufsitzen auf der Starrrahmen-Monster ist speziell, weil sie hart wie ein Brett ist und erwartungsgemäß Null-Komma-Nix einfedert. Ich saß daher auch ca. 25 mm höher als gewohnt. Im Prinzip fühlte sich das an wie ein ungefedertes Fahrrad. Also nichts, was ich zur Nachahmung empfehle, auch wenn es offensichtlich grundsätzlich machbar ist.

Das Federbein

Frisch ausgebaut, hatte ich nach vier Jahren erstmalig Gelegenheit, das Federbein allseitig zu reinigen und fürs Foto-Shooting fertig zu machen. Ein paar Fakten vorab:

  • Typangabe: DU 1081
  • Seriennummer(?): 140348
  • Augenabstand: 287 mm
  • Bohrungs-/Bolzendurchmesser: 10,0 mm
  • Augenbreite: ca. 22,9 mm
  • Gewicht: 2860 g
Federbein Typ Aufdruck Öhlins Monster 1200S
Federbeintyp und Seriennummer (Monster 1200S Bj. 2015)

Der Federtausch

Mit dem Ausbau des Federbeins war erst weniger als die Hälfte dieses Projekts geschafft, denn für den Federtausch müssen mit filigraneren Werkzeugen grössere Kräfte auf kleinerem Raum aufgebracht werden. Ich hatte tatsächlich gehörigen Respekt und einiges an Herzklopfen während der Operation. Aufgrund von positiven Berichten im Internet hatte ich mich entschieden, ein Paar Federspanner von JMP einzusetzen, die auf Auktionsplattformen für um die €35,- pro Paar angeboten werden. Diese sind erstaunlich klein und klapperig, und werden in einem stabilen Blechkästchen geliefert. Obwohl ich skeptisch war, haben sie letztlich ihren Zweck sehr gut erfüllt. Und für den Preis darf man wirklich nicht meckern.

JMP Federspanner an Öhlins Feder schräg angesetzt
Spanner schräg angesetzt, so dass die Haken senkrecht zum Federdraht stehen

Jeder der beiden gleichen Spanner weist zwei Metallhaken auf, welche im Federdraht eingehängt werden und über eine Gewindespindel mit 17er Sechskantkopf gegeneinander bewegt werden. Die Kürze der Spanner erlaubt es nur, lediglich drei der fünf Windungen der Feder zu umfassen. Dadurch steigt die effektive Federrate von 115 N/mm für die gesamte Feder auf gut 190 N/mm für die drei zu spannenden Windungen. Das ist das Eine.

Die Feder ist im montierten Zustand beidseitig auf Federsitzen gelagert, welche einerseits die axialen Kräfte übertragen und andererseits die radiale Führung übernehmen, so dass die Feder weder am Dämpfergehäuse schleift, noch sonst seitlich ausweichen kann.

Der untere Federsitz wird durch die innere Nutmutter gebildet, welche einen 8 mm langen „Kragen“ für die Zentrierung der Feder aufweist:

Öhlins Federbein Monster 1200S, Bestandteile unterer Federsitz
Unterer Federsitz, von oben nach unten: Stahlscheibe, Nutmutter mit Zentrierkragen, Konter-Nutmutter; Gewindedimension: M52 x 1,5

Der obere Federsitz ist für die Montage und Demontage der Feder zweigeteilt, und besteht aus einem inneren Federteller, welcher fest mit der Dämpferstange und dem oberen Federbeinauge verschraubt ist. Auf diesem inneren Federteller ist ein geschlitzter äusserer Federteller axial geführt und radial zentriert. Dieser entfernbare Teil des oberen Federtellers weist zur Federseite hin ebenfalls einen 8 mm Kragen zur radialen Führung der Feder auf. Das sieht dann so aus:

Öhlins Federbein Monster 1200S, oberer Federteller zweigeteilt
Fester und beweglicher Teil des oberen Federtellers

Um den beweglichen Teil des oberen Federtellers entnehmen zu können, muss dieser sowohl aus der Führung des feststehenden inneren Federtellers, als auch aus der radialen Führung durch die Feder selbst befreit werden. Dazu muss die Feder auf drei Windungen (s.o.) um mindestens 16 mm verkürzt (d.h.: gespannt) werden. Das ist das Andere.

Öhlins Federbein Monster 1200S, erforderlicher Freigang für Entfernung oberer Federteller mindestens 16 mm
Federteller muss für Entnahme „oben“ und „unten“ freigängig sein.

Eine zusätzliche Verkürzung um mindestens 16 mm erfordert bei der erwähnten Federrate von 190 N/mm mindestens 3.000 Newton Kraft, entsprechend etwa 300 kg Gewichtskraft, die auf engstem Raum aufgebracht werden mussten. Hat zum Glück ohne Unfall und erstaunlicherweise auch ohne Kratzer an der Pulverbeschichtung der Feder geklappt. Der Kunststoffüberzug der Federhaken hat also tatsächlich etwas genutzt. Man sollte unbedingt darauf achten, dass beide Spanner einander möglichst exakt gegenüberliegend auf der Feder montiert werden, um ein Schiefziehen (seitliches Ausbeulen) der Feder zu vermeiden. Auch sollte man darauf achten, das beide Spanner abwechselnd und in kleinen Schritten „querkraftfrei“ angezogen werden, also nach Möglichkeit nur ein reines Moment aufgebracht wird. (Ratschenkopf mit einer Hand abstützen, während man mit der anderen Hand am Ratschengriff „zieht“).

Dann klappt der Federtausch auch mit derart preiswerten Spannern.

Im Hinblick auf die zu einem späteren Zeitpunkt geplante axiale Lagerung der Feder habe ich vor dem Wiederzusammenbau beide Federteller und die innere Nutmutter detailliert vermessen und kann diesen zukünftigen Ausbau nun „offline“ angehen, ohne die Monster längere Zeit fahrunfähig lassen zu müssen. Der Winter bietet ja doch immer wieder auch trockene und sonnige Tage … 😎

Der Wiedereinbau der neuen, weicheren Feder ins Federbein folgt der Zerlegung in umgekehrter Reihenfolge. Da die neue Feder kürzer ist als die vorherige, originale, musste sie während der Montage des oberen Federtellers nur deutlich weniger gespannt werden, was diesmal mit kaum spürbar erhöhtem Pulsschlag meinerseits einherging. Die Einstellung der gewünschten Vorspannung habe ich dann ab fingerfest angezogener Nutmutter vorgenommen, und das Zählen der erforderlichen Umdrehungen der inneren Nutmutter mit einer kleinen Markierung aus Schätzelis Nagellack-Vorrat unterstützt.

Öhlins Federbein Monster 1200S, Einstellung der neuen Federvorspannung für weichere Feder, Markierung auf Nutmutter
Geplante 11,0 mm Vorspannung entsprechen beim Gewinde M52 x 1,5 genau 7,3333 Umdrehungen ab Erst-Anlage der inneren Nutmutter an der Feder.
(Das sind 7 volle Umdrehungen plus 4 weitere Nuten)

Der Wiedereinbau des Federbeins folgt den Schritten beim Ausbau in umgekehrter Reihenfolge:

  • Federbeinbefestigungsschrauben M10 x 1,25 – mit hoch-temperaturbeständigem MoS2 Fett gefettet (z.B. Shell Retinax HDX2), Anzugsmoment 42 Nm (Angaben lt. WHB)
  • Heckrahmen obere Befestigungsschraube M18 x 1,5 – Gewinde und Kopfunterseite mit hoch-temperaturbeständigem MoS2 Fett gefettet (z.B. Shell Retinax HDX2), Anzugsmoment 150 Nm (Angaben lt. WHB)

Die Auswirkung des Federtauschs werde ich an einem der nächsten sonnigen Wochenenden testen und hier beschreiben.

P.S.: Die Beschaffung des benötigten Fettes erwies sich dann doch noch unerwartet schwierig, weil das lt. WHB empfohlene „Shell Retina HDX2“ inzwischen durch einen Nachfolger ersetzt worden ist, den ich nach zwei Fehlkäufen von angeblich gleichwertigen Fetten dann schließlich doch Typ-genau im Internet bestellen musste. Es handelt sich um das Shell Gadus S2 V220SD 2. Heute habe ich jedenfalls das Federbein mit der 100er Feder wiedereingebaut und warte nun auf trockene und salzfreie Bedingungen für eine Probefahrt.

Das Folgeprojekt „Axiallager im Federbein“ (Link folgt in Kürze!) schreitet inzwischen auch sehr erfreulich voran. Ich hatte die beiden Veränderungen (Federtausch und Axiallager) getrennt, um einerseits diesen Beitrag nicht zu überfrachten, aber auch, um die jeweiligen Auswirkungen der beiden Änderungen auch getrennt bewerten zu können.

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