Das magische Dreieck der Fahrradgeometrie: Gabel Einbauhöhe, Vorlauf und Lenkwinkel verständlich erklärt

Auf geht's. Den Blog-Beitrag zur Einbauhöhe kennst Du schon? Wenn Du zum Beispiel beim Umbau von Federgabel auf Starrgabel nicht viel an den geometrischen Verhältnissen verändern möchtest, dann findest du in dem Post zur Einbauhöhe eine leicht anwendbare Faustformel zur Errechnung der Ziel-Einbauhöhe der neuen Starrgabel. Das dort beschriebene Vorgehen ist valide und in den meisten Fällen absolut ausreichend. Aber manchmal muss es etwas genauer sein ...

Denn wenn man es genau nimmt, dann ist die Einbauhöhe nicht isoliert zu betrachten. Zusammen mit dem Vorlauf und dem Lenkwinkel bildet die Einbauhöhe das magische Dreieck der Gabel-/Fahrradgeometrie. Und deswegen gibt es diesen Artikel. Freue dich also auf diesen Deep-dive in die geometrischen Zuammenhänge von Fahrradgabel und Fahrverhalten. In fünf kurzen Abschnitten geht es durch das Thema:

1. Der Lenkwinkel - das Fundament für Stabilität und Agilität
2. Die Einbauhöhe - der Hebel, der alles verändert
3. Gabelvorlauf & Nachlauf - die Geheimformel für das Lenkgefühl
4. Die Kettenreaktion - was passiert beim Gabel-Tuning
5. Zusammenfassung - die wichtigsten Fakten auf einen Blick

1. Der Lenkwinkel - das Fundament für Stabilität und Agilität

Die Bezeichnung Lenkwinkel hat sich umgangssprachlich etabliert, obwohl die fachlich korrekte Bezeichnung Lenkkopfwinkel oder auch Steuerkopfwinkel ist. Einfacher ist es auf Englisch, der Head Angle beschreibt den Winkel zwischen dem Steuerrohr und dem Boden. Wenn das Steuerrohr senkrecht wie ein Fahnenmast wäre, dann hätte man einen Lenkwinkel von 90°, "Chopper" haben einen flachen Lenkwinkel.

Typsche Lenkwinkel nach Fahrrad-Typ (siehe Wikipedia)

Mountainbikes:

• Cross Country: 70–72°
• All Mountain: 69°
• Freeride: 63–68°

Andere Radtypen:

• Kunstrad 85°
• Rennrad 72–74°
• Gravelbike 70-73°
• Reiserad 71°
• Hollandrad, Radballrad: 65°
• Cruiser: 60°

Der Lenkkopfwinkel definiert die Grundcharakteristik deines Bikes: 

• Flacher Lenkwinkel (z. B. 63° – 68°): das weit vorn aufsetzende Vorderrad sorgt für große Laufruhe, Spurtreue und Geradeauslauf. Mit flacher werdendem Lenkwinkel wird das Lenkverhalten träger, verzögert, gutmütig, weniger agil.
• Steiler Lenkwinkel (z. B. 70° – 73°): das näher am Rahmen aufsetzende Vorderrad führt zu einer agilen, leichtgängigen Lenkung, das Rad reagiert direkt auf Lenkbewegungen und ist ideal für enge Kurvenfahrten und agiles Manövrieren, kann sich aber bei hohem Tempo "nervös" anfühlen.

2. Die Einbauhöhe - der Hebel, der alles verändert

Die Einbauhöhe (Axle-to-Crown) ist die Länge der Gabel von der Mitte der Radachse bis zur Gabelkrone. Sie ist weit mehr als nur ein Längenmaß, die Einbauhöhe fungiert wie ein Hebel für den gesamten Rahmen. Wird die Gabel länger z. B. durch durch eine größere Einbauhöhe, "rotiert" der Rahmen gegen den Uhrzeigersinn um die Hinterachse. Das macht den Lenkwinkel flacher und hebt gleichzeitig das Tretlager an. Die Faustformel: Eine Veränderung der Einbauhöhe um 10 mm bewirkt eine Änderung des Lenkwinkels um etwa 0,5°. Kleine Randnotiz: Der Angle Spacer ist in diesem Zusammenhang ein interessantes Produkt, der Konus vergrößert die Einbauhöhe und ermöglicht einen flacheren Lenkwinkel. Eine gute Option, wenn du mehr Einbauhöhe brauchst ohne dafür die Gabel auszutauschen.

3. Gabelvorlauf & Nachlauf - die Geheimformel für das Lenkgefühl

Hier wird es spannend: Der Gabelvorlauf, bei Starrgabeln auch oft mit Gabelvorbiegung bezeichnet (engl. Offset oder synonym Rake) ist der Versatz der Vorderradachse zur Lenkachse. Das Schaubild erklärt das am anschaulichsten. Der Vorlauf beeinflusst zusammen mit dem Lenkwinkel den sogenannten Nachlauf (engl. Trail), und um den geht es eigentlich.

Der Nachlauf oder Trail ist die Distanz auf dem Boden zwischen dem Punkt, an dem die Lenkachse (Steering Axis) den Boden berührt und dem eigentlichen Aufstandspunkt des Reifens. 

• Mehr Nachlauf = mehr Laufruhe: Flache Lenkwinkel oder ein geringer Gabelvorlauf ergeben einen größen Nachlauf.
• Weniger Nachlauf = weniger Laufruhe: Steile Lenkwinkel oder ein größerer ergeben einen geringeren Nachlauf

Schlüsselfrage: Wie verändert sich das Fahrverhalten, bei Veränderung von Lenkwinkel, Einbauhöhe und Vorlauf?

Und die Einbauhöhe der Gabel? Änderungen der Einbauhöhe haben den gleichen Effekt wir die Veränderung des Lenkwinkels: 10 mm zusätzliche Einbauhöhe -> ca. 0,5 Grad flacherer Lenkwinkel -> größerer Nachlauf -> stabiler, ruhigeres Fahrverhalten, Kurz: mehr Einbauhöhe - ruhigeres, weniger empfindliches Fahrverhalten.

4. Die Kettenreaktion - was passiert beim Gabel-Tuning?

Viele Federgabel-Fahrer verbauen eine Gabel mit mehr Federweg, das so genannte "Overforking", um ihr Bike abfahrtstauglicher zu machen. Doch das verändert das gesamte System, weil Du nicht nur an der Schraube Federweg oder Einbauhöhe drehst, sondern dadurch gleichzeitig auch Lenkwinkel und in der Folge den Nachlauf veränderst. Für Starrgabel-Fahrer gilt das genauso, ersetze der Einfachheit halber gedanklich den Federweg der Federgabel durch die Einbauhöhe der Starrgabel. 

Was passiert also, wenn die Einbauhöhe der Gabel größer wird?

• je 10 mm zusätzlicher Gabelhöhe werden Lenkwinkel (und Sitzwinkel) um ca. 0,5° flacher.
• Der Nachlauf wird größer, mit den oben beschrieben Folgen: mehr Laufruhe, besserer Geradeauslauf, weniger Agilität.
• Du sitzt weiter hinten über dem Hinterrad, was das Fahrverhalten / Klettern an steilen Rampen erschweren kann.
• Das Tretlager wandert nach oben (ca. 3–4 mm pro 10 mm Gabelhöhe). Das gibt mehr Bodenfreiheit, verschlechtert aber die Kurvenlage durch einen höheren Schwerpunkt.
• Hebelwirkung: Eine längere Gabel entfaltet durch den flacheren Lenkwinkel eine größere Hebelwirkung auf die Kontaktpunkte der Gabel im Fahrradrahmen, also Steuersatz und Steuerrohr. Typischerweise sind Rahmen für bestimmte Einbauhöhen entworfen, konstruiert und hinsichtlich Materialstärke entsprechend ausgelegt. Ein zu flacher Lenkwinkel erhöht die einwirkenden Kräfte und kann im schlimmsten Fall zu Ermüdungsrissen oder Materialversagen am Steuerrohr führen. 
• (bei kleinerer Einbauhöhe geht alles in die andere Richtung)

Der Punkt Hebelwirkung ist eher der Vollständigkeit halber aufgeführt und ist m. E. eher theoretischer Natur. Ich zumindest kann mich nicht erinnern, jemals in der Spezifikation eines Rahmensets von einer maximalen Einbauhöhe gelesen zu haben. Oder ist das euch schon einmal über den Weg gelaufen?

5. Zusammenfassung - die wichtigsten Fakten

• Lenkwinkel: Bestimmt die Balance zwischen Agilität (steil) und Laufruhe (flach).
• Einbauhöhe: Beeinflusst direkt alle Winkel des Rahmens. 10 mm mehr Länge = 0,5° flachere Winkel.
• Gabelvorlauf: Die Stellschraube der Rahmenbauer und Bike-Designer, um den Nachlauf trotz großer Räder oder flacher Winkel in einem fahrbaren Bereich zu halten.
• Nachlauf: Der überragende Faktor für Fahrverhalten und "Spurtreue". Viel Nachlauf = viel Stabilität, wenig Nachlauf = viel Agilität.

Fazit: In einem Fahrrad steckt im geometrischen Sinne eine Menge drin. Es ist ein fein abgestimmtes System, dass verschiedene Gestaltungsparameter bietet. Bevor du eine neue Gabel kaufst, macht es also durchaus Sinn, sich mit diesem Thema zu beschäftigen. Es geht aber auch genauso gut ohne Geometrie-Studium und weniger wissenschaftlich. Aus meiner Sicht ist es genauso legitim auf Richtwerte, Standard-Produkte oder Empfehlungen von Experten zurückzugreifen ohne das große Zweirad-Abitur machen zu müssen. In den meisten Fällen ist man gut damit beraten, die ursprüngliche Einbauhöhe eines Rades nur dann zu verändern, wenn man das Fahrverhalten bewusst in die eine oder andere Richtung verändern möchte. Ansonsten fährt man gut damit beim Gabeltausch die Einbauhöhe möglichst nicht zu verändern. 

Wenn Du noch tiefer in die Materie absteigen möchtest, findest Du hier weiterführende Links und Rechenhilfen:

• Das Supertool, wenn du rechnen möchtest ist der Geometrie-Rechner von bike-stats.de
• Trail-Kalkulator zur Berechnung des Nachlaufs: http://www.yojimg.net/bike/web_tools/trailcalc.php
• Hier diskutieren ein paar Fachkundige im MTB-Forum: https://www.mtb-news.de/forum/t/lenkverhaltenveraenderung-durch-andere-gabel.862872/  
• Interessanter Artikel zum Thema Gabel-Vorlauf: https://www.bikeradar.com/features/pushing-the-limits-of-fork-offset-an-experiment

Zu guter Letzt das Wichtigste: "Grau ist im Leben alle Theorie – entscheidend ist auf'm Rad!“

Wie immer kommt es auf deine individuelle Situation an und darauf, was Du mit deinem Bike machen möchtest, welche Ambition du hast, wie, wo, was du fahren möchtest. Was für den Einen passt, muss für dich noch lange nicht richtig sein. Und ob ein Setup tatsächlich passt oder sogar perfekt ist, wird dir nur die Praxis zeigen. Mein Radrat: Versuch macht kluch, statt ellenlange Abhandlung in abseitigen Carbon-Gabel-Blogs zu lesen, lieber "auf'm Rad" herausfinden.

Das war's. Hat dir der Beitrag gefallen? War alles verständlich und hilft der Beitrag in deiner Entscheidungsfindung? Lass gerne einen Kommentar hier oder schreib mir persönlich. Wenn Du noch Fragen hast, stehe ich Dir gern beratend zur Seite. Natürlich auch bei Fragen zum größten Carbon-Starrgabel-Sortiment für MTB und Gravelbikes in ganz Düsseldorf ;-).