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Gasdruckfedern berechnen
HENRY · FAHRZEUG

Gasdruckfedern berechnen

Mit Fahrrädern am Heck reicht die Kraft der ursprünglichen Heckklappendämpfer nicht mehr aus. Wir messen, berechnen die benötigte Federkraft und prüfen die Lösung in der Praxis.

Im Alltag erprobt

Mit zwei E-Bikes am Heck hält Henrys Klappe nicht mehr zuverlässig offen. Wir vergleichen die Stützkraft mit und ohne Räder, beschäftigen uns mit der Hebelwirkung und bauen das Terranger-System ein. Hier findet ihr unseren Versuch, die Ergebnisse und die wichtigen Ergänzungen zur Berechnung.

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Gasdruckfedern berechnen.
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UNSERE ERFAHRUNGEN

Passende Heckklappendämpfer für Henry

Ohne Fahrräder funktionierte Henrys Heckklappe mit dem montierten Träger wunderbar. Mit unseren beiden E-Bikes sah das anders aus: Die ursprünglichen Gasdruckfedern hielten die Klappe nicht mehr zuverlässig offen. Die naheliegende Lösung wäre gewesen, die Räder vor dem Öffnen herunterzunehmen. Wir wollten aber herausfinden, ob es auch anders geht.

Damit begann eine Frage, die deutlich spannender wurde als gedacht: Wie stark müssen neue Gasfedern sein, damit sie die beladene Klappe unterstützen? Und wie schwer lässt sich die Klappe anschließend schließen, wenn die Fahrräder fehlen? Einfach die stärksten verfügbaren Federn zu bestellen, erschien mir dafür wenig überzeugend.

Warum die Position der Fahrräder so viel ausmacht

Unsere E-Bikes bringen zusammen eine beachtliche Masse mit. Für die Heckklappe zählt aber nicht nur, wie viele Kilogramm auf dem Träger stehen. Entscheidend ist auch, wo sich deren Schwerpunkt im Verhältnis zu den Scharnieren befindet.

Dahinter steckt das Hebelgesetz: Eine Gewichtskraft erzeugt über ihren wirksamen Abstand zur Scharnierachse ein Drehmoment. Sitzt die Last näher an dieser Achse, ist ihre Wirkung anders, als wenn sie weit außen sitzt. Auch dieser Abstand verändert sich beim Öffnen der Klappe.

Deshalb lässt sich die zusätzliche Fahrradmasse nicht einfach durch zwei teilen und als passende Federkraft behandeln. Ebenso wenig entspricht eine am Klappenrand gemessene Kraft direkt der Kraft einer Gasfeder: Die Feder greift näher am Scharnier und schräg zur Klappe an.

Unsere Messung mit Stütze und Personenwaage

Ich wollte den Unterschied zwischen beiden Beladungszuständen sichtbar machen. Dafür habe ich die geöffnete Heckklappe am gleichen Punkt abgestützt und die Stütze auf eine Personenwaage gestellt. Einmal mit den Fahrrädern, einmal ohne. Die vorhandenen Gasfedern blieben dabei eingebaut.

  • Mit Fahrrädern zeigte die Waage 33,3 kg an.
  • Ohne Fahrräder zeigte sie 25,8 kg an.
  • Die Differenz betrug damit 7,5 kg an diesem Messpunkt.

Wichtig ist, was diese Zahlen bedeuten: Wir haben damit weder die komplette Heckklappe noch die Fahrräder gewogen. Die Waage erfasste die noch notwendige Stützkraft, nachdem die eingebauten Gasfedern bereits einen Teil der Last getragen hatten. Bei gleicher Klappenstellung und gleicher Messanordnung hilft die Differenz, die zusätzliche Wirkung der Fahrräder einzuordnen.

Was ich beim Versuch unterschätzt hatte: Die zunächst verwendete verstellbare Stütze sackte zusammen. Eine schwere Heckklappe muss gegen Absinken und Wegrutschen gesichert sein. Der improvisierte Aufbau im Video ist deshalb keine Empfehlung für eine sichere Messvorrichtung.

Von Kilogramm zu Newton – und wo die Näherung endet

Die 7,5 kg Unterschied entsprechen näherungsweise einer zusätzlichen Kraft von 7,5 × 9,81, also rund 74 Newton am Messpunkt. Bei einem angenommenen wirksamen Hebelarm von 1,37 Metern ergibt das rund 101 Newtonmeter zusätzliches Drehmoment.

Drehmoment = Kraft × wirksamer Hebelarm. Für die zusätzliche Kraft je Gasfeder müsste man dieses Drehmoment durch die Anzahl der Federn und deren wirksamen Hebelarm teilen. Bei zwei gleich belasteten Federn lautet die vereinfachte Beziehung: zusätzliche Federkraft ≈ zusätzliches Drehmoment ÷ (2 × wirksamer Federhebelarm).

Genau hier war die Erklärung im Video zu grob: Die genannten 23 Zentimeter bis zum Befestigungspunkt sind nicht automatisch der wirksame Hebelarm. Dafür zählt der senkrechte Abstand der Scharnierachse zur Wirkungslinie der Feder. Ohne den passenden Winkel lässt sich aus dieser Entfernung keine verlässliche Federkraft berechnen.

Die im Video mithilfe von KI ermittelten ungefähr 934 beziehungsweise 935 Newton waren daher eine überschlägige Orientierung, keine belastbare Auslegung. Für eine gesamte benötigte Federkraft muss außerdem die Wirkung der vorhandenen Federn berücksichtigt werden; aus der Differenzmessung folgt zunächst nur die zusätzliche Belastung. Öffnungswinkel, Reibung und der Kraftverlauf über den Hub kommen hinzu.

Wer eine konkrete Auslegung benötigt, sollte die vollständige Geometrie und Beladung mit einem Fachbetrieb oder Hersteller durchgehen. Informationen zur Funktionsweise und zu unterschiedlichen Bauformen bietet die Gasfedern-Übersicht von Stabilus. Unsere Messung erklärt das Prinzip, ersetzt diese Auslegung aber nicht.

Warum aus der Schätzung keine 935-N-Bestellung wurde

Die Suche nach Ersatzfedern war anschließend weniger geradlinig als erhofft. Ein Angebot war nicht lieferbar, bei einer anderen Bestellung passten die gelieferten Abmessungen nicht. Schließlich habe ich mit Terranger telefoniert und mich für deren System entschieden.

Dabei werden nicht nur die Gasfedern getauscht, sondern auch die oberen und unteren Aufnahmen. Die veränderten Anlenkpunkte verbessern die Hebelwirkung. Deshalb ist eine 750-N-Feder in diesem System nicht mit einer 750-N-Feder an den ursprünglichen Aufnahmen gleichzusetzen.

Für Henry haben wir zwei Federn mit jeweils 750 N gewählt. Diese Entscheidung war keine direkte Umrechnung der vorherigen Schätzung. Die passenden Halter gehören zu den verlinkten Federn dazu. Für die Auswahl gibt es eine Terranger-Tabelle nach Fahrzeug und Beladung; die Werte sind Richtwerte für das zugehörige System.

Einbau der Halterungen und Gasfedern

Im Video seht ihr den Umbau vom Entfernen der ursprünglichen Gasfedern bis zu den neuen Aufnahmen. Die oberen Halter waren für mich der unkompliziertere Teil. Unten mussten die Heckleuchten heraus und ihr Kunststoffrand an den vorgesehenen Stellen angepasst werden, damit die Aufnahmen richtig sitzen konnten.

Anschließend kamen die neuen Federn auf die Kugelbolzen. Etwas fummelig waren für mich die Sicherungsclips. Ihr Drahtstift muss vollständig durch beide vorgesehenen Löcher geführt werden. Auch das Reinigen und Fetten der Kugelköpfe gehört vor der Montage dazu – im Video hatte ich das Fett zunächst nicht zur Hand.

Verbindlich ist die Montageanleitung des Herstellers. Sie fordert eine gesicherte Klappe mit zweiter Person und den Einbau durch Fachpersonal. Sie beschreibt außerdem Befestigung, Einbaulage und die Kontrolle des verbleibenden Federwegs beim ersten langsamen Schließen.

Unser Test ohne Räder, mit einem und mit zwei E-Bikes

Zuerst haben wir die Klappe ohne Fahrräder ausprobiert; der Träger blieb montiert. Sie hielt offen, ließ sich aber spürbar schwerer schließen. Sabine hat es ebenfalls getestet. Das war keine beiläufige Bewegung mehr – die stärkere Unterstützung machte sich deutlich bemerkbar.

Mit einem E-Bike wurde der nächste Versuch interessant: Die Klappe öffnete, und wir konnten gleichzeitig prüfen, ob Lenker und Träger am inzwischen montierten Dachzelt vorbeikamen. Für unsere Anordnung passte es knapp. Auch das ist etwas, das sich durch anders positionierte Räder verändern kann.

Beim Test mit beiden E-Bikes waren die Akkus herausgenommen. Die Fahrradmasse habe ich dabei auf etwa 40 bis 45 kg geschätzt. Ich musste die Klappe beim Hochheben unterstützen; in der geöffneten Stellung blieb sie anschließend stehen. Genau das war der Erfolg, über den ich mich im Video so gefreut habe.

Unser Versuch ist eine Momentaufnahme unserer Kombination. Terranger warnt vor zu starken Federn an der unbeladenen Klappe und verlangt bei geänderter Zuladung eine angepasste Ausschubkraft. Der Test ohne Fahrräder hebt diese Vorgabe nicht auf. Stimmt wechselnde Beladung mit dem Hersteller ab; stärker bedeutet nicht automatisch besser.

Was sich im Alltag und bei anderer Beladung ändern kann

Die Höhe der Fahrräder auf dem Träger, entnommene Akkus und später hinzugefügtes Gepäck verändern die Belastung. Wer die Räder tiefer setzt oder eine Transportbox ergänzt, hat eine andere Ausgangslage als wir beim gefilmten Versuch.

Außerdem verändert Temperatur die Kraft einer Gasfeder: Bei Kälte fällt sie geringer aus, bei Wärme höher. Das erläutert auch Gasfederhersteller SUSPA. Eine Klappe, die beim Test gerade eben stehen bleibt, ist deshalb noch kein Nachweis für ausreichende Reserve unter allen Bedingungen.

Ein hilfreicher Hinweis unter dem Video betraf genau diese Reserve und die Belastung der Aufnahmen. Daraus würde ich jedoch nicht ableiten, einfach eine Nummer stärker zu bestellen: Auch Scharniere, Halter, Schließkräfte und die Herstellergrenzen müssen passen.

Unser Fazit für Henry

Aus einer vermeintlich einfachen Bestellung wurde ein kleines Projekt mit Messung, Rechenversuch und Einbau. Besonders zufrieden war ich mit der Passform und dem robusten Eindruck der Terranger-Aufnahmen. Den telefonischen Austausch fand ich bei der Auswahl hilfreicher als das bloße Vergleichen großer Newtonzahlen.

Mit unseren 750-N-Federn blieb die Klappe im gezeigten Test auch mit beiden E-Bikes offen. Ohne Räder war das Schließen deutlich kräftiger. Unsere Erfahrung zeigt damit sowohl den Nutzen als auch den Zielkonflikt stärkerer Gasfedern.

Mein wichtigstes Ergebnis ist deshalb: Betrachtet Federkraft, Haltergeometrie und tatsächliche Beladung zusammen. Die 750 N sind unsere verbaute Ausführung, keine allgemeine Empfehlung für andere Fahrzeuge oder Beladungen.

Gasfedern und Halter als System

Bei Henry sind zwei Terranger-Gasfedern mit jeweils 750 N und der passende Haltesatz verbaut. Die veränderten Anlenkpunkte sind Teil dieser Lösung; ein Vergleich allein anhand der Newtonzahl greift deshalb zu kurz.

Unsere Erfahrung mit 750 N

Im gefilmten Test blieb die Klappe mit unseren beiden E-Bikes offen, nachdem ich sie beim Anheben unterstützt hatte. Ohne Fahrräder ließ sie sich deutlich schwerer schließen. Das beschreibt unseren Versuch und ist keine allgemeine Empfehlung für wechselnde Beladung.

Für die konkrete Auswahl bitte die Herstellerangaben und die zu eurer Beladung passende Ausführung beachten. Die Links führen zu Gasfedern und zugehörigem Haltesatz.

BEZUGSQUELLEN

Terranger für die Heckklappe

Verstärkte Gasfedern und der dazugehörige Haltesatz.

Gasfedern bei Terranger ansehen ↗ Passenden Haltesatz bei Terranger ansehen ↗
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