mini|Fahrradgabel Die Gabel ist ein am Fahrrad drehbar befestigtes Bauteil, welches das Vorderrad mit dem Rahmen verbindet; sie wird deswegen gelegentlich als Vordergabel oder Vorderradgabel bezeichnet. An den Gabelbeinen (Gabelscheiden, Gabelholme) ist am unteren Ende eine Aufnahme für die Achse der Fahrradnabe angebracht, das vordere Ausfallende (Gabelausfallende, Gabelausfall). Der Bereich, an dem die Gabelbeine zusammentreffen und mit dem Gabelschaft (Gabelschaftrohr) verbunden sind, wird als Gabelbrücke (Gabelkrone, Gabelkopf) bezeichnet. Mittels eines Steuersatzes wird der Gabelschaft drehbar im Steuerrohr des Fahrradrahmens gelagert, welches bei den üblichen Fahrrädern einen Winkel (Lenkkopfwinkel) von etwa 65 bis 75 Grad zur Waagrechten einnimmt.
Spezifische Abmessungen Einbaubreite, auch als Klemmbreite oder Nabenbreite bezeichnet. Lichter Abstand zwischen den Ausfallenden. Er kann je nach Fahrradtyp zwischen 74 und 150 mm betragen, das überwiegend anzutreffende Standardmaß liegt heutzutage (2018) bei 100 mm.
Einbauhöhe Senkrechter Abstand zwischen der Auflagefläche des unteren Steuerlagers (Gabelkonus) und der Mitte der Nabenachse. Beispielsweise ist die Einbauhöhe beim klassischen Rennrad mit Starrgabel etwa 370 mm. Bei Starrgabeln, die eine Federgabel (28 Zoll) ersetzen sollen, liegt die Einbauhöhe grob bei 460 mm.
Gabelversatz, auch als Gabelvorbiegung oder nach EN 15532 als Rücksprung bezeichnet Senkrechter Abstand zwischen der Achse des Gabelschaftrohrs und der Mitte der Nabenachse. Bei Starrgabeln mit gebogenen Enden auch als Gabelbiegung oder Gabelvorbiegung bezeichnet. Der Gabelversatz bestimmt zusammen mit dem Lenkkopfwinkel und dem Durchmesser des Laufrads den Nachlauf. Ein häufig anzutreffender Gabelversatz liegt etwa bei 45 mm.
Gabelschaft Gabelschaftrohre werden bezeichnet nach dem Außendurchmesser in Zoll am oberen Steuerlager. Folgende Größen werden ausgeführt:
1″ (25,4 mm) ursprüngliche Standardgröße, z. B. klassisches Rennrad mit Stahlrahmen, Cityrad 1-1/8″ (28,6 mm) z. B. Mountainbike, E-Bike 1-1/4″ (31,8 mm) 1-1/2″ (38,1 mm)
Gabelschaftrohre für den Ahead-Steuersatz (bei Vorbau mit Außenklemmung) sind gewindelos, solche für den traditionellen Gewindesteuersatz (bei Vorbau mit Innenklemmung) haben am oberen Ende ein zölliges Außengewinde und eine Rohrwandstärke von 1/16″ (1,6 mm). Somit liegt der Innendurchmesser für die Größe 1″ bei 7/8″ (22,2 mm) und für die Größe 1-1/8″ bei 1″ (25,4 mm).
Der Außendurchmesser am Lagersitz (Gabelkonus) des unteren Steuerkopflagers ist ca. 1,5 mm größer als die nominelle Größe. Beim gewindelosen Gabelschaft kann das Gabelschaftrohr am unteren Steuerkopflager auf eine höhere nominelle Größe aufgeweitet sein. Dies wird als Tapered Steerer (konisches oder abgestuftes Gabelschaftrohr) bezeichnet.
Beim 1″ Gabelschaft gibt es bei historischen Ausführungen Abweichungen von der aktuellen (2018), sogenannten ISO-Ausführung. So gab es beispielsweise eine französische, rein metrische Ausführung mit 25 mm Außendurchmesser, 22 mm Innendurchmesser und einer Gewindesteigung von 1 mm (25,4 tpi) anstelle von 24 tpi. In Japan war die JIS-Ausführung üblich, mit etwas anderen Abmessungen am unteren Steuerkopflager. Auch für das BMX-Bike gab es eine spezielle Ausführung.
Anbringung der Bremse und weiterer Anbauteile In aller Regel ist an Gabelbrücke in der Mitte eine Durchgangsbohrung für eine M6-Verschraubung vorhanden. Hier kann gleichzeitig eine Seitenzugbremse, ein Lampenhalter und eine Schutzblechhalterung befestigt werden. Je nach Art der Fahrradbremse sind am Gabelbein Bremssockel (Cantisockel), eine IS- oder PM-Aufnahme für die Scheibenbremse, ein U-förmiger Bügel für die Drehmomentstütze der Rollerbrake oder spezielle Gewindemuffen/Aufnahmeadapter für eine direkt anzubringende Felgenbremse vorhanden. Weitere Aufnahmemöglichkeiten (Ösen, Gewindemuffen, Anlötteile) zur Anbringung von Seitenläuferdynamo, Gepäckträger (Lowrider), Schutzblechstreben oder Leitungen können vorhanden sein.
Bei der Verwendung von Nabenbremsen wie z. B. einer Scheibenbremse wird die Gabel wesentlich höher belastet als bei der Felgenbremse (Weiteres siehe Fahrradbremse, Abschnitt Scheibenbremse). Speziell bei der Scheibenbremse treten beim Bremsen Kräfte auf, welche die Nabenachse aus dem Schlitz des Ausfallendes ziehen wollen. Die Unterlegscheibe der Achsmutter bzw. die Auflage des Schnellspanners kann in einer passgenauen Vertiefung des Ausfallendes liegen, so dass auch bei loser Befestigung die Achse formschlüssig fixiert bleibt. Alternativ sind am außenseitigen Ende des Ausfallendes zwei Erhebungen angebracht, sogenannte „Lawyer Lips“.
Starrgabel mini|Carbon-Starrgabel an einem Rennrad aus den 2010er Jahren mini|Einholmige Starrgabel Die Starrgabel ist die traditionelle Ausführung der Fahrradgabel und im Gegensatz zur Federgabel nicht mit Federungselementen ausgestattet. Sie besteht aus Stahl- oder Aluminium-Rohren oder wird aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Die Vorteile gegenüber der Federgabel sind geringere Masse, Verschleißfreiheit, Wartungsfreiheit und meist auch geringere Kosten. Heutzutage (2018) wird die Starrgabel hauptsächlich am Rennrad sowie im BMX-Sport verwendet, doch auch bei Alltagsrädern gibt es Ausführungen mit Starrgabel.
Werkstoffe Bis in die 1980er Jahre wurden Fahrradgabeln fast nur aus Stahl gefertigt. Mit dem Aufkommen von Fahrradrahmen aus Aluminium kam dieser Werkstoff zunehmend bei der Starrgabel zum Einsatz. Rennräder mit Gabelteilen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff („Carbon“, CFK) erreichten ab den 1990er Jahren den Endkundenmarkt. Aluminium sowie CFK haben die Eigenschaft, dass der Kerbeffekt zu einem plötzlichen Bruch ohne Vorwarnung führen kann. Beim Werkstoff Stahl kündigt sich ein Versagen bemerkbar an, auch bei Vorverletzungen wie Einkerbungen oder Verformungen. Bei vergleichbarer Festigkeit wiegt eine Gabel aus Aluminium etwas weniger als aus Stahl, solche aus CFK sind nochmals leichter, allerdings auch teurer. Tendenziell können die Gabelbeine einer Stahlgabel elastischer ausgelegt werden, da dieser Werkstoff bei dynamischen Biegebelastungen (Schwingbruch) toleranter ist als Aluminiumlegierungen oder CFK. Auch exotischere Werkstoffe wie Titan werden gelegentlich eingesetzt.
Bauarten Bei der klassischen Starrgabel aus Stahl sind in den Muffen der Gabelbrücke (Gabelkopfmuffe) die geraden oberen Enden der Gabelbeine eingelötet. An der Gabelbrücke ist der Querschnitt der Gabelbeine meist oval und verjüngt sich nach unten kontinuierlich zu einem runden Querschnitt mit geringem Durchmesser. Zur Erreichung des Gabelversatzes ist die Gabel im unteren Drittel, dort, wo der Querschnitt geringer ist, nach vorn gebogen, gleichzeitig wird durch diese Gabelbiegung die Gabel weniger starr gegenüber Stößen durch Fahrbahnunebenheiten. Das Ausfallende wurde durch Plattdrücken und Schlitzen des Rohrs am unteren Ende hergestellt. Bei heutigen (2018) Ausführungen wird meist ein Ausfallende aus Stahlguss in das runde Rohrende eingelötet.
Die Unicrowngabel ist charakterisiert durch Gabelbeine aus Aluminium oder Stahl, die oben in Richtung des Gabelschafts gebogen sind und dort meist an ein kurzes Rohr- oder Formstück geschweißt sind; bei Stahl ist auch eine gelötete Ausführung mit einer speziell geformten Gabelbrücke möglich. Mit dem Aufkommen dieser Bauart und auch durch die erhöhten Anforderungen bei Verwendung der Scheibenbremse hat sich die Ausbildung der Gabelbeine verändert. Der Rohrquerschnitt am Ausfallende ist gegenüber der klassischen Stahlgabel spürbar erhöht, bis hin zur „Big Fork“, bei welcher der Durchmesser des Gabelbeins auf ganzer Länge konstant bleibt. Aufgrund dieser massiveren Ausführung und auch wegen des Werkstoffs Aluminium setzt die Gabelbiegung mit größerem Radius schon weiter oben an oder entfällt ganz (Straight Fork). In diesem Fall sind die Gabelbeine oben im Bereich der Gabelbrücke schräg zur Achse des Steuerrohrs angebracht um so den erforderlichen Gabelversatz zu erhalten oder die Nabenaufnahme wird vor dem Gabelbein platziert. Tendenziell ist die Unicrowngabel steifer als die ursprüngliche „klassische“ Stahlgabel, insbesondere dann, wenn eine Aufnahme für die Scheibenbremse vorhanden ist.
Federgabel Im Gegensatz zu einer Starrgabel ist eine Federgabel zur Verbesserung des Bodenkontakts und des Komforts mit Federn und Stoßdämpfern ausgerüstet. Obwohl Federgabeln schon seit den Anfängen des modernen Niederrades bekannt sind, fanden sie erst durch die Verbreitung der Mountainbikes in den 1990er Jahren den Weg in den Massenmarkt.
Federgabeln haben im „Downhill“-Sport normalerweise 200 Millimeter Federweg, im „All Mountain (Enduro)“-Sport 140 bis 180 mm und im Cross Country-Sport etwa 80 bis 100 mm. Zunehmend werden Federgabeln aber auch in Alltagsfahrrädern verbaut.
Bauformen Teleskopgabel Die Federung besteht aus einem Standrohr und einem Tauchrohr, die sich beim Einfedern ineinander schieben. Das Standrohr ist das im Bezug zum Rahmen feststehende Rohr, also stets das obere. Das untere, bewegliche Rohr, an dem die Nabe befestigt ist, ist das Tauchrohr. Die Standrohre werden unter dem Gabelschaftrohr durch eine Gabelbrücke zusammengehalten, die in der Mitte das Gabelschaftrohr trägt.
Das innere Rohr besteht üblicherweise aus verchromtem Stahl oder, bei moderneren oder teureren Federgabeln, aus beschichtetem Aluminium. Exotische Materialien wie Titan oder Carbon werden bisher kaum verwendet. Das äußere Rohr besteht üblicherweise aus Magnesiumlegierungen, Aluminium nur noch bei günstigen Modellen; bei sehr billigen Gabeln wird sogar Stahl verwendet.
Right Side Up mini|hochkant|Right-Side-Up Einbrückenfedergabel Die häufigste Bauform der Federgabel ist die „Right-Side-Up“-Federgabel, was so viel bedeutet wie „richtige Seite oben“. Bei dieser Version tauchen die dünneren, in der Gabelbrücke befestigten Standrohre in die dickeren Tauchrohre ein, an deren unteren Enden die Aufnahmen der Nabenachse angeordnet sind. Die Tauchrohre sind an ihrem oberen Ende miteinander verbunden, damit die beim Lenken auftretenden Torsionskräfte nicht über die Achse abgeleitet werden müssen. Meist bestehen die Tauchrohre und ihre Verbindung aus einem in einem Stück gegossenen Bauteil, dem sogenannten „Casting“. Die Standrohre sind mittels einfacher Gleitlagerbuchsen in den Tauchrohren gelagert, dadurch könnten sich die Tauchrohre frei um die Standrohre verdrehen, wenn sie nicht oberhalb des Laufrades starr miteinander verbunden wären. Da auch meist die axiale Belastung der beiden Tauchrohre konstruktionsbedingt (Aufteilung von Federung und Dämpfung auf je ein Rohr der Gabel) und fahrdynamisch (auf das Vorderrad wirkende Seitenkräfte) unterschiedlich stark ist, wird eine möglichst steife Ausführung der Tauchrohreinheit angestrebt, um ein sauberes Ansprechverhalten durch geringe Verwindung, Verspannung und Verkantung zu erreichen. Zur zusätzlichen Versteifung wird neben der oberen Verbindung oft bei Downhill- oder Freeridemodellen noch eine geklemmte Steckachse verwendet, um einen noch steiferen Verbund zu erzielen.
Upside Down mini|Upside-Down Doppelbrückenfedergabel Bei der USD-Technik (USD für Upside Down) tauchen die dünneren Tauchrohre, an denen die Nabe befestigt ist, in die dickeren Standrohre ein, die in der Gabelbrücke befestigt sind. Hierdurch wird die Stabilität erhöht, da sich die dickeren Rohre oben befinden, wo die größten Hebelkräfte wirken. Die ungefederte Masse (Tauchrohre, Nabe, Rad) ist kleiner, was zu einer schnelleren Ausgleichsbewegung der Gabel speziell bei schnellen Stößen führt. Die USD-Technik kommt hauptsächlich im Downhill und sogenannten „extreme freeride“ zum Einsatz, da sich die aufwendigere Technik nur hier lohnt. Bei den Federgabeln fürs Fahren im Gelände (engl. „cross country“) sind die Vorteile kaum zu spüren, da die Gabeln hier auf geringes Gewicht optimiert sind und wenig Federweg haben.