über Fahrradrahmen nachgedacht

[Deleted 400980]

Ich habe mir einige Gedanken über den Aufbau von Fahrradrahmen gemacht. Da ich kein Experte und kein Ingeneur bin weis ich nicht ob das alles so stimmt was ich mir überlegt habe , werde es aber trotzdem mal aufschreiben und bin gespannt was ihr dazu sagt. Eventuell kann man das dann als Information so stehen lassen oder es muß halt wieder weg ...oder korrigiert werden. Es ist immer etwas zweifelhaft wenn Leihen (wie ich es in JEDER Hinsicht bin) öffentlich Texte zu Themen schreiben von denen sie kein fundiertes Grundwissen haben ... ich mache es trotzdem mal.

Es geht mir also um den Sinn und Zweck moderner Rahmenkonstruktionen (im Groben) und um deren Vor und Nachteile.

Soweit ich weis ist die ursprüngliche oder klassische Rahmenform der sogenannte "Diamantrahmen",
dessen Namen sich aus der Form des (je nach Größe) mehr oder weniger gestreckten Parallelogramms
ableitet. Alle modernen Rahmenformen leiten sich mehr oder weniger aus dieser Grundform ab.
Diese Rahmenform kanalisiert die vorherrschenden Kräfte die in einem Fahrradrahmen auftreten in raffinierter Weise was zu einer relativ hohen Stabilität führt.
Die vorherrschenden Kräfte die in\auf einen Fahrradrahmen wirken sind in erster Linie Druck und Zugkräfte. So wird das Oberrohr vor allem auf Druck belastet wohingegen das dem entgegen gestellte Unterrohr vor allem auf Zug belastet wird. (Ersichtlich wird dies z.B. bei Fahrradrahmen bei denen das Untetrrohr durch ein Drahtseil ersetzt wird)
Ähnlich verhält sich der Hinterbau bei dem die oberen Streben (Sitzstreben) vor allem auf Druck belastet werden ( deshalb auch Druckstreben genannt) und die unteren Streben (Kettenstreben) im Stillstand vor allem auf Zug ,während der Fahrt durch die Antriebskräfte aber auch auf Druck, belastet werden. Dieser standart Rahmen wiegt die Druck und Zugkräfte gekonnt gegeneinander auf um eine stabile Struktur zu schaffen.

Der Umstand das die Druck und Zugkräfte in einem Fahrradrahmen überwiegen macht es Möglich einen solchen Rahmen mit konifizierten Rohren zu konstruieren die teils nur sehr dünne Seitenwände aufweisen müssen um ausreichende Stabilität zu gewährleisten.
Nur an den Verbindungsstellen der Rohre müssen größere Wandstärken für eine stabile Schweißverbindung gestellt werden.

Desto vielseitiger (auch im Wörtlichen Sinne) ein Fahrrad aber verwendet wird desto mehr kommen seitliche Kräfte ins Spiel.
Durch Lenkmanöver , Kurbelbewegungen (z.B. Wiegetritt) oder auch Fahrmanöver wie Carving bzw. Seitenlage entstehen "Scherkräfte und Torsionskräfte" (Verwindungskräfte) die sich seitlich auf die gesammte Rahmenstruktur auswirken. Genau diese seitlich wirkenden Kräfte haben verschiedene zusätzliche Auswirkungen auf den Fahrradrahmen. Erstens wirken diese Kräfte auf die Stabilität "Konsistenz" eines jeden Rahmens und seiner Struktur wie Nähte und Material , anderseits aber haben sie Einfluss auf das Fahrgefühl und die Beherrschbarkeit des Fahrrads. Im moderaten "Alltagsgebrauch" werden sich diese Kräfte vor allem auf die Antriebsbewegungen beschränken und sich damit höchstens sehr langfristig auf die Lebensdauer des Rahmens und höchstens geringfügig auf das Fahrgefühl auswirken.
Bei modernen Rädern und ihrem Teils sehr großen Einsatzspektrum bekommen diese Kräfte aber eine zunehmend große Bedeutung.
Einerseits geht es dabei um das Fahrgefühl und darüber hinaus um die Beherrschbarkeit des Rades, welche bei sportlicher Fahrweise eine möglichst direkte Übersetzung der Körperhaltung auf das Rad gewährleisten muß (Bsp. Carving) .
Insgesammt nehmen seitlich wirkende Kräfte durch sportliche Fahrweisen (Carving ,Lenkmanöver,Stürze) extreme Ausmaße an. Moderne Rahmen ,welche durch Vollfederung und dynamischen Hinterbau ,den im sportlichen Einsatz erhöhten Druck und Zugkräften entgegenwirken , bieten durch ihre Gelenke ,Lager und Achsen aber auch mehr Angriffsfläche für seitlich einwirkende Kräfte auf die Struktur des Rahmens.

Moderne Rahmenkonstruktionen versuchen genau diesen seitlich wirkenden (Scher- und Torsionskräften) entgegen zu wirken indem auf Fertigungsverfahren zurück gegriffen wird bei denen die Rohrduchmesser des Rahmens aber auch die Rahmenprofile (Querschnittsprofile der Rahmenrohre) vergrößert und verändert werden um den Rahmen insgesammt "steifer" und weniger anfällig für Seitenkräfte zu machen. Bei Metallrahmen wird dies vor allem durch Vergrößerung der Rohrdurchmesser und das Verfahren des "Hydroformings" erreicht.
Hydroforming bezeichnet ein Fertigungsverfahren bei dem mit Hilfe einer Hydraulikflüssigkeit (z.B. Öl
welches in das zu verformende Rohr eingebracht wird) unter Zuhilfenahme hydraulischer Kräfte ,ein bereits konifiziertes Rohr, in ein durch eine Werkzeugform vorgegebenes Profil gepresst wird (das Rohr wird in eine Form aufgeblasen.)
Mit diesem Verfahren ist es möglich großvolumige Rohrdurchmesser mit bestimmten Rahmenprofilen
herzustellen die eine größere Steifigkeit verprechen. Man kann ganz offensichtlich erkennen das moderne Rahmen nicht mehr über runde sondern eher "eckige Rohrprofile" verfügen welche einer erhöhten Rahmensteifigkeit geschuldet sind (ähnlich der "Riffelung" von Konservendosen nur in Längsrichtung). Gleichzeitig ist es mit diesem Verfahren Möglich ,durch die Kombination von konifizierten Rohren (als Ausgangsmaterial) und der kontrollierten Vergrößerung des Rohrduchmessers (durch das Hydroforming) , die Wandstärke von Rahmenrohren sehr genau zu beeinflussen.
(desto größer der Umfang des Profils ,in das das Ausgangsmaterial gebracht wird ,desto dünner die Wandung - bei gleichen Stärken des Ausgangsmaterials).

Um also ein möglichst direktes ansprechen des Bikes bei Fahrmanövern zu erreichen und gleichzeitig die Rahmenbauteile wie Achsen ,Lager und Lagerschalen eines modernen Fahrrades zu entlasten wird mit diesen Methoden eine erhöhte Rahmensteifigkeit erreicht.

Ein anderer (weiterer) Ansatz ist die Verwendung von wenig "elastischen" Materialien.
Eine erhöhte Härtung von Metallen führt zu weniger Elastizität aber auch Rahmenmaterialien die von Hause aus ein höheres "EModul" aufweisen (Größe für de Elastizität eines Werkstoffes)
versprechen eine Erhöhte Steifigkeit. Ein Beispiel für ein derartiges Material ist Carbon welches höhere Zug und Druckkräfte als Stahl aushalten kann , dabei aber über eine (bei richtiger Ausrichtung) geringere Elastizität verfügt. Gleichzeitig ist Carbon verhältnissmäßig leichter als Metalle.

Diese Fertigungsverfahren und Materialien versprechen also eine erhöhte Steifigkeit von Fahrradrahmen . Diese erhöhte Steifigkeit und einhergehende Entlastung von bestimmten Rahmenteilen sowie die erhöhte Beherrschbarkeit des Rades werden aber durch andere Defizite erkauft.
Tatsächlich ist es nämlich so das die ,durch größere Profildurchmesser und Härtung von Metallen erzielte Versteifung eines Rahmens gleichzeitig (bei gleichem Gesammtgewicht) durch die geringeren Wandungsstärken und erhöhte "Spröde", einen Rahmen viel anfälliger für punktuell wirkende Kräfte macht, welche z.B. bei einem Sturz auftreten (Schläge\Stöße) . Obwohl Rahmen aus Materialien wie Carbon durch ihr geringes Gewicht mit etwas stärkeren Wandungen gefertigt werden können ist auch dieses Material auf Grund der fehlenden "Zähigkeit" anfällig für punktuell einwirkende Kräfte. Insgesammt wird eine erhöhte Steifigkeit also in jedem Fall mit einer erhöhten Anfälligkeit für Dellen ,Kratzer und Risse im Falle eines Sturzes erkauft.
Schäden wie Dellen ,tiefe Kratzer oder Risse stellen aber (sofern einmal entstanden) das gesammte Stabilitätskonzept eines Rahmens in seiner gesammten Struktur in Frage. Solche Schäden verhindern das ab\weiterleiten von Spannungen und Kräften und bieten diesen damit einen Angriffspunkt welcher zu einer Zerstörung des gesammten Rahmens führen kann (durch Brechen , Reissen oder Knicken des Rahmens)

Eventuell sollte man das bei der Anschaffung oder Konstruktion von Fahrradrahmen sehr genau überlegen.
Vielleicht sind es diese Gründe weshalb ein Nicolai Rahmen auf Grund seiner eher geringen und einfachen Rohrprofile\Durchmesser und damit geringeren Steifigkeit gegenüber manch anderem Rahmen eher mal Probleme bei der Abnutzung von Lagern hat, dafür aufgrund der dickeren Rohrwandungen (bei gleichem Gewicht aber geringeren Durchmessern) aber eine höhere Stabilität nach Stürzen oder Felskontakt versprechen. Wo sich hydrogeformte Rahmen oder Carbonrahmen vielleicht etwas "direkter" anfühlen und weniger Lagerverschleis aufweisen sind diese dafür aber eher Anfällig für punktuelle mechanischen Kräfte welche im Fall der Fälle die gesammte Stabilität beeinflussen.

Ist das Ok so oder muß das weg?
Ich versuche gerade mich auf einen geeigneten Alkohlspiegel einzustellen der es mir ermöglicht große literarische Werke zu erschaffen ...

 

[Deleted138492]

Weg muss das nicht . Das Ganze geht grob in die richtige Richtung, im dritt- und zweitletzten Absatz wirfst du manches durcheinander.

Ein anderer (weiterer) Ansatz ist die Verwendung von wenig "elastischen" Materialien.
Eine erhöhte Härtung von Metallen führt zu weniger Elastizität aber auch Rahmenmaterialien die von Hause aus ein geringeres "EModul" aufweisen (Größe für de Elastizität\Zähigkeit eines Werkstoffes)
versprechen eine Erhöhte Steifigkeit. Ein Beispiel für ein derartiges Material ist Carbon welches höhere Zug und Druckkräfte als Stahl aushalten kann , dabei aber über eine (bei richtiger Ausrichtung) geringere Elastizität verfügt. Gleichzeitig ist Carbon verhältnissmäßig leichter als Metalle.

Elastizität, Emodul und Zähigkeit sind unterschiedliche Begriffe und bedeuten nicht das Gleiche. Die Zusammenfassungen auf Wikipedia dürften das etwas entwirren, für Laien ist es nicht unbedingt auf Anhieb ersichtlich. Das Härten eines Metalls ist auch nicht das, was du unter "Härtung" verstehst. Den Emodul kann man durch Härten nicht beeinflussen.

Insgesammt wird eine erhöhte Steifigkeit also in jedem Fall mit einer erhöhten Anfälligkeit für Dellen ,Kratzer und Risse im Falle eines Sturzes erkauft.

Falsch. Es gibt unzählige verschiedene Werkstoffe, mechanische/thermische Fertigungs-/Behandlungsverfahren und Konstruktionsmöglichkeiten, um dem zu entgehen. Auf die Konstruktionen werde ich hier nicht eingehen, da es sehr viele "richtige", aber auch sehr viele "falsche" Möglichkeiten (je nach Ansicht bzw. Zweck) gibt und man dazu ganze Wälzer schreiben kann.

In deinem Post kommen sehr viele Begriffe des klassischen Maschinenbaus vor, die dir nicht ganz geläufig zu sein scheinen (nichts für ungut ). Ich empfehle dir das Nachschlagen folgender Begriffe: Härte, Härteverfahren, Elastizität, Emodul, Plastizität, Sprödigkeit, Zähigkeit, Steifigkeit, Festigkeit... Am besten einmal quer durch alle Begriffe lesen, die Wikipedia zu dem Thema so anbietet.

 

[Mr.T]

ich begreife den Sinn des beitrags allerdings trotzdem noch nicht so ganz.

 

[Deleted138492]

Mir schien es eine allgemeine Zusammenfassung seiner Auffassung zum Wie und Warum der Konstruktion moderner MTB-Rahmen zu sein, mitsamt einer Frage zur Korrektheit seiner Gedankengänge.

 

[Deleted 400980]

ach so ich habs also durcheinander gebracht ? ... ich hatte ja keine Ahnung!

... so hab ich das dann also mal verbessert ...

desto höher der EModul umso weniger elastisch ist ein Material.(nicht umgekehrt)
EModul steht NICHT in engem Zusammenhang mit der Härte (das verstehe ich allerdings nicht so ganz - Baustahl hat einen höheren Emodul als Glas? - das Konzept vom EModul habe ich noch nicht verinnerlicht!)
Spröde ist aber wie gehabt das Gegenteil von Zähigkeit und hängt sehr wohl mit der Härte zusammen.
Desto "gehärteter" ein Metall also ist umso spröder wird es auch (weshalb nicht auch weniger elastisch erschließt sich mir aber absolut nicht)

Das ein Metall das vorher durch Hydroforming verformt wurde noch einmal gehärtet werden muß ist aber nachvollziehbar.
Und auch der Stahl von Rahmenrohren wird gehärtet (ein Verfahren für hochwertige Rahmenrohre ist das sogenannte "temper" Verfahren das ein vorher gehärtetes Rohr ,durch erneutes Erhitzen, auf ein bestimmtes Verhältniss von Spröde und Zähigkeit einstellt (was sich auch auf die Festigkeit auswirkt)
Durch Härten wird neben der Härte auch eine höhere "Festigkeit" des Werkstoffes erreicht.
(Festigkeit bezieht sich auf die Resistenz gegenüber der erwähnten : Zug ,Druck ,Scher ,Torsionskräfte
aber auch auf Kompressions und Biegekräfte welche in einem Fahrradrahmen sicher auch herrschen ... das ist mir aber egal)
wenn ich das alles zumindest so weit richtig verstanden habe.


Allerdings wird das Zusammenspiel von Kräften ,Werkstoffen und Geometrien in einem Fahrradrahmen irgendwann zu komplex als das ich es noch nachvollziehen könnte . Das sollte ja nur mal ein grober Umriss werden was ich da geschrieben habe.
Denn es ist sehr offensichtlich das sich die Rahmenkonstruktionen von Fahrrädern in den letzten Jahrzehnten stark geändert haben.
Und wer mal mit dem Fingernagel auf das Unterrohr eines modernen großvolumigen und leichten Aluminiumrahmens klopft ... dem kann schon angst und bange werden bei der Vorstellung damit mal einen Stein zu touchieren.
Trotzdem gibt es aber Hersteller die diesem Trend nicht unbedingt folgen . Ich habe mich eben gefragt weshalb das so ist.

(und tatsächlich war der Alkoholspiegel wahrscheinlich auch sehr viel höher als meine Expertise)
Vielleicht hatte ich mir irgendwie eine Anmerkung erhofft wie : WOW du hast zwei Liter Wein getrunken ,kannst noch schreiben und es hört sich sogar plausibel an ?!! ... Weiter so!

Nee sorry ich habe halt bisher keine Erklärung dafür gefunden weshalb die modernen Rahmen über diese gemeingefährlichen Ecken und Kanten verfügen und warum diesem Treiben der Hersteller kein Ende bereitet wird ... das ist doch gefährlich für die Augen!

 

[Deleted138492]

desto höher der EModul umso weniger elastisch ist ein Material.(nicht umgekehrt)

Prinzipiell ja, wobei du dir noch den Begriff der elastischen/plastischen Dehnung anschauen solltest. Zugfestigkeit und Streckgrenze auch mal ansehen, siehe Spannungs-Dehnungsdiagramm.

EModul steht NICHT in engem Zusammenhang mit der Härte (das verstehe ich allerdings nicht so ganz - Baustahl hat einen höheren Emodul als Glas? - das Konzept vom EModul habe ich noch nicht verinnerlicht!)

Härte ist vollkommen losgelöst von Emodul bzw. Elastizität, die Begriffe haben nichts miteinander zu tun. Der Emodul ist ein Maß eines Werkstoffes gegen Verformung ohne Einfluss der Geometrie. Lies dir den ersten Absatz hier durch: https://de.wikipedia.org/wiki/Elastizitätsmodul Der Emodul ist unabhängig von der Härte, auch hier den ersten Absatz lesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Härte Die Härte kann durch mechanische oder thermische Behandlung nach dem Guss beeinflusst werden, der Emodul nur durch Beigabe von unterschiedliche Zusätzen beim Legieren. Die Emoduln (ja, das ist die Mehrzahl) von Metallen einer Sorte (zB Vergütungsstahl und Baustahl) unterscheiden sich trotz verschiedener Legierungselemente nur sehr gering untereinander, sodass sie gleichgesetzt werden.

Spröde ist aber wie gehabt das Gegenteil von Zähigkeit und hängt sehr wohl mit der Härte zusammen.

Prinzipiell ja, wobei Superlegierungen trotz sehr hoher Härtewerte noch duktil sein können. Die sind aber eher Ausnahmen.

Desto "gehärteter" ein Metall also ist umso spröder wird es auch (weshalb nicht auch weniger elastisch erschließt sich mir aber absolut nicht)

Siehe weiter oben. Dafür musst du Emodul/Elastizität, Härte und Zähigkeit/Duktilität klar unterscheiden. Eigentlich wäre ein Buch zur Werkstoffkunde ganz empfehlenswert.

 

[Deleted 400980]

Ok ich hatte ja um Korrektur gebeten.
Allerdings sollte meine Ausführung wie gesagt nur ein grober Umriss über den möglichen "technischen\physikalischen" Hintergrund von moderner Rahmenkonstruktion sein. Meine Frage war im Groben ob die moderne Rahmenkonstruktion tatsächlich in erster Linie den Zweck der Versteifung des Rahmens zum Ziel hat. Das habe ich versucht mir\uns zu erklären indem ich Zusammenhänge gesucht habe. So habe ich die praktischen Gründe dieser etwaigen Zielsetzung zu ergründen versucht.

Es ist mir nicht so wichtig wirklich tief in die Materialkunde einzusteigen.
Die weitere Fragestellung wäre für mich eher folgende :

Sind hydrogeformte Rohre (die wenn ich es richtig dargelegt habe die genannten Vor und Nachteile haben ... eventuell noch weitere?)
ein wirklich großer Entwicklungsschritt (Meilenstein) im Rahmenbau ,der tatsächlich unter dem Strich einen großen Zugewinn an Stabilität darstellt ? Oder ist es vielmehr so das es diese Fertigungsmethode vor allem ermöglicht immer wieder neue interessante Formen herzustellen um modischen Empfindungen von Ästhetik gerecht zu werden ?
Immerhin hat man sich als Biker ohne genau zu wissen warum schon derart an die großvolumigen Rahmendesigns gewöhnt das man irgendwie das Gefühl hat mit dem großen Volumen tatsächlich auch ein "Mehr an Fahrrad" zu bekommen. Aber ist das tatsächlich so ?

Abgesehen von der Existenz kleiner Firmen die z.B. Stahlrahmen im klassischen Verfahren herstellen (die damit bestimmte kleine Nischen füllen - was ich nicht weiter ausführen will) gibt es Unternehmen wie Nicolai .
Bei der Firma Nicolai fällt auf das diese Firma mit ihren Produkten nicht unbedingt die Nischen bedient die z.B. aus ästhetischen Gründen
ein "Retrodesign" oder ein weniger gebräuchliches Material wie Stahl einfordert. Nicolai fertigt aus Aluminium und baut Rahmen für einen in diesem Sinne kompromisslosen sportlichen (und eventuell extremen) Einsatz.
Natürlich fertigt diese Firma in vielleicht viel geringeren Stückzahlen als andere (große) Hersteller und sicher bedient auch diese kleine Firma eine kleinere Sparte\Nische. Die eigentliche Stärke dieser Firma liegt sicher vor allem in der Fertigung von Maßrahmen sowohl für bestimmte Körpermaße und diesbezügliche Sonderwünsche aber auch Spezialanfertigungen technischer Art wie spezielle Rahmen für Getriebe und dergleichen. Diese Spezialanfertigungen in geringsten Stückzahlen können aber nur mit klassischen Fertigungsverfahren realisiert werden . Gleichzeitig bietet Nicolai aber auch standart Rahmen von der Stange an bei denen genauso auf eine klassische Fertigung zurückgegriffen wird und bei der die scheinbar unumgängliche Errungenschaft des Hydroformings nicht zum Einsatz kommt.

Sicher ist es so das Hydroforming ein größerer technischer und finanzieller Mehraufwand ist und einen gesammten Arbeitsschritt mehr gegenüber klassischer Fertigung bedeutet. Andererseits bräuchte eine Firma die ihrem Design\Konstruktion über lange Zeit treu bleibt wie es Nicolai bei seinen Modellen bisher im groben getan hat ,und dabei geringere Auflagen an Serienrahmen herstellt ,auch nur weniger entsprechende Werkzeuge als sie in der Massenfertigung gebraucht werden. Es ist nur eine weitere Mutmaßung meinerseits das wenn eine Firma wie Nicolai im Hydroforming eine derart wichtige Entwicklung sehen würde ,welche dem klassischen Verfahren derart überlegen ist wie es andere Hersteller aufzufassen scheinen ,dann wäre es sicher auch einer solchen Firma möglich diese Technik zu nutzen.
Tatsächlich ist das aber nicht der Fall und bisher habe ich auch nichts davon gelesen oder gehört das die klassischen Nicolai Rahmen in der Praxis modernen Rahmen technisch oder sonstwie großartig unterlegen wären.

Vielleicht hat Nicolai durch die Optik ihrer Rahmen ,mit ihrem klassischen, funktionellen Design ,welches man auch als "prototypen Design" bezeichnen könnte (wovon es sich ursprünglich sicher auch ableitete) seinerseits eine Sparte getroffen die nicht zuletzt ein bestimmtes ästhetisches Empfinden bedient weil es sich eben derart von fast allen modernen Herstellern unterscheidet und damit ein alleinstellungsmerkmal ist.
Also die Umkehr dessen was die Ästhetik der "Hydro\CarbonRahmen" ausmacht.

Oder aber gibt es ,über alle diese Überlegungen hinaus ,tatsächlich gute technische Vorteile und Gründe einen Rahmen auf diese Weise zu fertigen obwohl es alle anderen anders machen? (abgesehen vom Design ,Mehraufwand, Spezialanfertigbarkeit)

Tatsächlich scheint es logisch das ein Rahmen bei gleichem Gewicht aber geringeren Rohrdurchmessern über dickere Wandungen verfügen muß und demnach viel resistenter gegenüber Schlägen und Stößen sein müßte als großvolumige Rahmen.
Gleichzeitig scheint es wie ich oben ausgeführt habe logisch zu sein, das großvolumigere Rahmen mit spezial Profilen ,steifer sein müßten .
Welche anderen Faktoren eine Rolle spielen könnten und welche Gründe die Hersteller für ihre unterschiedlichen Konstruktionen haben könnten habe ich hier beschrieben.

Aber was ist in der Praxis nun wirklich am wichtigsten?
Ein steifer Rahmen mit direktem Gefühl und eventuell weniger Lagerverschleis oder eine möglichst hohe Stabilität gegenüber Schlägen\Stößen ?
Könnten Hersteller die seit Jahren optisch eindrückliche großvolumige Rahmenprofile herstellen in dieser Entwicklung überhaupt wieder
umkehren? Oder muß man aus diesem Grund ,bei modernen Rahmendesigns, für mehr Stabilität bei Stürzen und Steinkontakt ,im Verhältniss , ein zusätzlich unnötiger Weise noch weiter erhöhtes Gesammtgewicht in Kauf nehmen ... nur weil sich ein rein optisches Konzept von dem was ein "Viel" an Fahrrad ist im Bewusstsein eingeprägt hat ?

Das war es ungefähr war es worum es mir bei meinen Überlegungen ging.

 

[Deleted 400980]

Ok ich könnte jetzt Materialkunde Maschinenbau usw. studieren um mir eine Meinung und Verständniss bezüglich dieser Fragen zu erlangen , wollte mich aber eigentlich auf einer anderen Ebene damit ausseinandersetzen und Meinungen einholen ... mir ist klar das die Meinungen in diesen Fragen sicher ausseinandergehen und vielleicht findens viele auch überflüssig sich das überhaupt zu fragen ... mich würde es aber interessieren was ihr diesbezüglich "glaubt"

 

[Deleted138492]

Meine Frage war im Groben ob die moderne Rahmenkonstruktion tatsächlich in erster Linie den Zweck der Versteifung des Rahmens zum Ziel hat.

Auch, aber nicht nur. Die modernen Fertigungsverfahren erlauben auch ganz andere Formen und damit mehr Möglichkeiten für Design und Konstruktion, siehe zB die Linearlager vom Yeti SB6C. Die Rahmen quasi unendlich steif werden zu lassen wäre weder für die Konstrukteure/Fertiger noch für die Fahrer sinnvoll. Einerseits wird dazu immer mehr Material nötig (sprich Gewicht und Kosten schießen in die Höhe), andererseits würde das wohl niemand mehr fahren wollen. Ein bocksteifes Hardtail gibt viel vom Untergrund an den Fahrer weiter, das ist einfach nicht angenehm zu fahren. Sehr hohe Steifigkeitswerte bemerkt man aber auch bei vollgefederten DH-Rädern, das will allerdings nicht jeder haben. Jede Konstruktion ist ein Kompromiss: was muss das Teil können, das darf es können, was soll es auf keinen Fall? Dann sucht man die Parameter aus, die das beste Mittel aus Kosten, Steifigkeit und Fahreigenschaften bieten. Liegt auch nur ein Punkt nicht im Soll, kauft es kein Schwein mehr.

Sind hydrogeformte Rohre (die wenn ich es richtig dargelegt habe die genannten Vor und Nachteile haben ... eventuell noch weitere?)
ein wirklich großer Entwicklungsschritt (Meilenstein) im Rahmenbau ,der tatsächlich unter dem Strich einen großen Zugewinn an Stabilität darstellt ? Oder ist es vielmehr so das es diese Fertigungsmethode vor allem ermöglicht immer wieder neue interessante Formen herzustellen um modischen Empfindungen von Ästhetik gerecht zu werden ?

Beides. Unumgänglich ist Hydroforming nicht, aber es erleichtert bestimmte Ziele ungemein.

Vielleicht hat Nicolai durch die Optik ihrer Rahmen ,mit ihrem klassischen, funktionellen Design ,welches man auch als "prototypen Design" bezeichnen könnte (wovon es sich ursprünglich sicher auch ableitete) seinerseits eine Sparte getroffen die nicht zuletzt ein bestimmtes ästhetisches Empfinden bedient weil es sich eben derart von fast allen modernen Herstellern unterscheidet und damit ein alleinstellungsmerkmal ist.

Genau das. Bei Nicolai will man es gar nicht anders und es funktioniert wunderbar.

Aber was ist in der Praxis nun wirklich am wichtigsten?

Siehe der Kompromiss oben. Was letztlich zum Kauf oder zur Konstruktion führt, ist sehr unterschiedlich und von den gesetzten Bedingungen abhängig. Hier gibt es nicht nur eine Wahrheit.

 

[tombrider]

Ein steifer Rahmen, der sich nicht verwindet, ist erstens gut für die Fahrsicherheit bei hohem Tempo, und zweitens verschwendet er weniger Kraft. Jede Kraft/Leistung, die im Verbiegen des Rahmens "verschwindet", anstatt in Vortrieb umgesetzt zu werden, ist ein sinnloser Verlust. Wenn man mit 500 bis 1000 Newton 3 mal Pro Sekunde das Pedal um mehrere Millimeter zusätzlich seitlich bewegt, dann ist kein riesiger Verlust, aber einer, den man messen bzw. berechnen kann. Dazu kommt, daß durch die Auslenkung das Hinterrad anfängt, minimal "Schlangenlinien" zu fahren. Dieser Effekt kann durch sehr flexible Laufräder verstärkt werden. Ebenfalls nicht viel, aber Kleinvieh macht auch Mist. Der oft beschworene, angebliche "Komfort", den "flexende" Rahmen bieten sollen, konnte im Blindtest der Tour mit dick eingewickelten Rennrad-Rahmen von den Testern nicht erspürt werden. Fällt also eher unter die Abteilung Aberglaube. Nun mag zumindest in der Theorie noch annehmen können, daß ein Rahmen, der wenige Millimeter federn kann, im Rennradbereich bei 8 Bar im Reifen und einmaligen Belastungsspitzen noch Sinn machen könnte. Im MTB-Bereich, wo alleine die Reifen um die 6 cm federn können, zuzüglich Gabel bzw. Dämpfer, sind solche zusätzlichen Millimeter zu vernachlässigen. Hydroforming macht also Sinn, um Steifigkeit in den relevanten Bereichen zu erhöhen. Und natürlich, um die Materialdicke in den bruchgefährdeten Bereichen angemessen erhöhen zu können.

 

[Deleted138492]

Ein steifer Rahmen, der sich nicht verwindet, ist erstens gut für die Fahrsicherheit bei hohem Tempo,

Das ist Ansichtssache. Manche mögen die Spurtreue, andere werden nicht gerne vom Steinfeld umhergeworfen und schätzen zB eine weniger steife Gabel wie eine Dorado oder einen Kuhschwanzhinterbau wie vom alten Cube Fritzz.

zweitens verschwendet er weniger Kraft. Jede Kraft/Leistung, die im Verbiegen des Rahmens "verschwindet", anstatt in Vortrieb umgesetzt zu werden, ist ein sinnloser Verlust.

Das stimmt natürlich.

Der oft beschworene, angebliche "Komfort", den "flexende" Rahmen bieten sollen, konnte im Blindtest der Tour mit dick eingewickelten Rennrad-Rahmen von den Testern nicht erspürt werden. Fällt also eher unter die Abteilung Aberglaube.

Aberglaube sicherlich nicht. Ich tippe eher darauf, dass die Unterschiede zwischen den Rädern zu gering waren, um wirklich etwas davon zu merken. An Rennrädern geht es wohl vorrangig um Sitzkomfort, wo die Hinterbaustreben einen gefederten Hinterbau mimen müssen. Wenn der allerdings noch steif genug sein soll, damit sich das Rad nicht wie die letzte Gummikuh fährt, hat man nicht viel Spielraum und man überlässt es der Werbeabteilung, das ganze etwas aufzubauschen. Beim MTB führt der berühmtberüchtigte Flex an Rahmen oder Gabel dazu, dass das Vorder- oder Hinterrad Hindernissen etwas seitlich ausweichen kann, und das macht sich bei schnellerem Geballer definitiv bemerkbar.

 

[Deleted 400980]

Linearlager sind bei einem Fahrrad das eine möglichst hohe "Seitensteifigkeit" haben soll aber doch auch nicht sinnvoller als Nadellager oder Gleitlager ...oder doch? In vielen und Innenlagern sind es Konuslager die verbaut sind (wobei "Industrielager" in den meisten Fällen auch nur gedichtete Konuslager in einer Art Wechselpatrone sind die diese dichtet aber auch in sich vorspannt oder zumindest in Form hält). Bei diesen Lagern käme es auf den Durchmesser an wenn es um Steifigkeit geht. Vielleicht täusche ich mich aber kommt es nicht vor allem auf den Durchmesser der Lager an ? Desto größer der Durchmesser einer Lagerachse und das umschließende Lager ist desto steifer wird dieses. Das erklärt den wachsenden Durchmesser von Innen und Steuerlagern. Meinem Verständnis nach sind es aber auch beim Rahmen vor allem die "Aufhängungen" des Hinterbaus also Achsen, Lager und Lagerschalen die im Falle von Seitenkräften besondere Angriffspunkte darstellen. Der frühzeitige Verschleiß von Lagern ,welcher Art auch immer ,müßte vor allem mit ungewollten Seitenkräften im Zusammenhang stehen egal ob durch fehlende Vorspannung der Lager oder aber durch die Verwindung des gesamten Rahmens . Gleichzeitig ist die Hinterbauaufhängung der schwächste Punkt der an sich ganz direkt diesen Seitenkräften ausgesetzt ist.
Oder ist das genau der Zusammenhang indem die Linearlager z.B. einem Nadellager überlegen sein könnten weil sie die Seitenkräfte die sich auch in einer geringen Querverschiebung der Achse im Lager auswirken könnte besser aushalten kann ? Aber die "Verwindung" der Achse ist sicher auch in Querrichtung nicht "linear???" das heist es kommt eigentlich zu einer "Verkeilung" nicht Verschiebung .?.

Mit steigendem Durchmesser des Rahmens und "unrunden" Profilen könnte ,abgesehen von der Versteifung der verschweißten Rahmeneinzelteile (Hauptrahmen und Hinterbau) auch die Aufhängung des Hinterbaus versteift werden. Es könnten entgegen gängiger Praxis Lager und Achsen mit größerem Durchmesser und größerer Einbaubreite (sowohl Achslänge als auch Achsauflage)verbaut werden. Derartiges habe ich bisher aber noch nicht in extremeren Außmaßen gesehen. Tatsächlich könnten die Lager des Rahmens und seinem gefederten Hinterbau sehr groß dimensioniert werden. Mit eventuell ähnlichen Ausmaßen wie Innenlager im Tretlagerbereich. Das große "Volumen" würde im Verhältniss zum Rahmen wahrscheinlich garkein großes Problem darstellen ... höchstens das erhöhte Gewicht ...
Vielleicht mache ich da wieder Denkfehler aber wo Gleit\Linear und Nadellager durch eine Erhöhte Breite und Achsauflage stabiler würden
würde die Stabilität bei einem Konuslager mit einer Erhöhung des Durchmessers steigen. (bei den anderen Lagern gleichzeitig ebenso)
In jedem Fall bedeutet es aber eine Gewichtszunahme.

Naja alles Überlegungen eines Leihen ...

Was am Jeti auffällt ist das kleine Stückchen ABS Plastik welches das Carbonverbundplastik schützt.

Ich blicke auch in diesem Zusammenhang nicht wirklich durch aber meinem Verständnis nach ist es einerseits die Carbonfaser selbst die spröde ist andererseits ergibt sich die fehlende Zähigkeit des Verbundwerkstoffes vor allem aus den gleichsam spröden Eigenschaften der
Kunststoffmatrix der das Carbon einschließt. Dabei scheinen vor allem die Kunststoffe die eine hohe Steifigkeit und Festigkeit (thermo\heishärtende - duroplastische) als besonders spröde zu verhalten.
Ideal wäre ja eine Kunsstoffmatrix die neben der relativen Festigkeit - Steifigkeit (die nur im CFK Verbund tatsächlich besteht) darüber Hinaus über ähnliche Eigenschaften wie ABS Kunstoffe (oder auch polyethylen) verfügen würden. Weshalb sich das aber scheinbar grundsätzlich wiederspricht verstehe ich nicht ganz .(Stahl verfügt doch z.B. über ein gutes Verhältniss von beiden Eigenschaften)
Es gibt derartige Verbundwerkstoffe auch im Fahrradbereich z.B. bei Pedalen aus Faserverstärktem Kunststoff der allerdings über eine hohe Schlagzähigkeit verfügt. Vielleicht sollte man mal einen Verbundstofftechniker\Chemiker in einen Keller sperren und erst dann wieder raus lassen wenn er einen ebenso Zähen wie Festen Werkstoff erschaffen hat der auch noch wenig Geld kostet ... dafür bekommt er dann reichlich Gold von der Fahrradgemeinde.
(Vielleicht kommt dieser Physiker\Chemiker dann aber auch schon nach einer viertel Stunde aus dem Keller und legt ein Rezept für ein ganz neues Materialkonzept für Fahrräder auf den Tisch .Man nehme also etwas Kohlenstoff , eine Prise Nickel und gebe beides in einen Eisentopf ...dann ...alles gut umrühren ... als nächstes rolle man den gesammten Topf mit dem Nudelholz dünn aus . Dann falte man die dünne Lage möglichst oft in Längsrichtung und lege eine weitere dünne Lage ungefalteten Materials darüber. Jetzt drehe man den Schichtkuchen zu einem Rohr zusammen wobei die ungefaltete Schicht nach aussen zeigen muß . Die so entstandene Lasangne könnte dem Fahrrad eine Steifigkeit in der Art eines Umzugskarton bei aber gleichzeitig noch größerer Mobilität verleihen ....
... kleiner Scherz ums Erz )

Wenn ich von Steifigkeit spreche dann meine ich natürlich die Verwindungsfreiheit ("Seitensteifigkeit") des Rahmens nicht die Dynamik des Hinterbaus. Und diese Steifigkeit kann eigentlich nur Vorteile haben ... ob diese aber so groß sind ist die andere Frage.

 

[Deleted138492]

Linearlager sind bei einem Fahrrad das eine möglichst hohe "Seitensteifigkeit" haben soll aber doch auch nicht sinnvoller als Nadellager oder Gleitlager ...oder doch?

Der Satz ist etwas wirr... Linearlager ermöglichen eine Translation, Radial-/Axiallager eine Rotation. Die Linearlager wurden beim Yeti eingesetzt, um eine spezifische Raderhebungskurve zu erreichen.

In vielen und Innenlagern sind es Konuslager die verbaut sind

Konuslager wurden/werden hauptsächlich in Shimanonaben verbaut, ein paar alte Rahmen hatten die als Steuersatzlager. Jetzt sind es hauptsächlich Rillenkugellager. Und ja, es kommt vor allem auf den Durchmesser der Lager, Wellen und Achsen an.

Oder ist das genau der Zusammenhang indem die Linearlager z.B. einem Nadellager überlegen sein könnten weil sie die Seitenkräfte die sich auch in einer geringen Querverschiebung der Achse im Lager auswirken könnte besser aushalten kann ?

Du wirfst die Lagerarten gnadenlos durcheinander und dahinter hängt noch eine vollkommen andere Konstruktion. Nadellager eignen sich hauptsächlich für Einsatzbereiche ohne große seitliche Kräfte, am Hinterbau wären sie fehl am Platz.

Aber die "Verwindung" der Achse ist sicher auch in Querrichtung nicht "linear???"

Nein, die Auslenkung nimmt den Verlauf eines Polynoms dritter Ordnung ein: https://de.wikipedia.org/wiki/Balkentheorie

Tatsächlich könnten die Lager des Rahmens und seinem gefederten Hinterbau sehr groß dimensioniert werden. Mit eventuell ähnlichen Ausmaßen wie Innenlager im Tretlagerbereich.

Wäre kein Problem und manche würden es sich auch wünschen, aber viele aufgrund des Gewichts nicht. Größere Lager ziehen auch größere Lagersitze nach sich, sprich man braucht mehr Fleisch am Rahmen.

Naja alles Überlegungen eines Leihen

Laie

Weshalb sich das aber scheinbar grundsätzlich wiederspricht verstehe ich nicht ganz

Kunststoffe sind noch mal eine ganz andere Hausnummer als Metalle - verdammt komplex. Faserverbundwerkstoffe sind naturgemäß noch spannender. Warum es sich aber generell (mit wenigen Ausnahmen, siehe TRIP- und TWIP-Stähle) widerspricht, wird dir vielleicht nach etwas weiterer Lektüre im Bereich Werkstoffkunde klarer.

 

[Deleted 400980]

Oh sorry ich dachte mal gelesen zu haben das die meisten Industrielager auch Konuslager sind ... tatsächlich es gibt ja auch noch Rillenlager .Was aber hat ein Rillenlager in einer "verspannten" "Achslagerung" wie dem Tretlager oder Steuerlager, das Axialkräfte aufnehemn muß ,zu suchen?
Dort werden aber neuerdings gedichtete Lager in "Patronenform" verwendet (Industrielager?) der innere Aufbau müßte aber mit einer Konischen Lagerschale (Lagersitz) funktionieren.

Ich dachte ein Linearlager macht eben beides ... axial - translativ und radial - so sah es zumindest auf dem Bild aus das ich mir angekuckt hatte. Deshalb dachte ich das es eben als Ersatz für ein Nadellager dienen könnte . Vielleicht ist alles Lüge aber in den Nicolaiforen ist immer wieder die Rede davon Gleitlager durch Nadellager zu ersetzen was im ersten Moment auch Sinn zu machen scheint. Im zweiten Moment frage ich mich aber ob die Form der Wälzkörper aber selbst zu einer einer Versteifung des gesamten Lagers führen kann oder ob dies alleine durch andere Eigenschaften der Lagerkonstruktion vorgegeben und der Wälzkörper den Kräften einfach nur ausgeliefert ist.
Verschleiß durch ungewollte Kräfte abseits der eigentlichen Radialdrehung bleiben aber wahrscheinlich bei keiner Konstruktion aus.

Mehr "Fleisch" am Rahmen meint wohl mehr Masse für Lagerschalen usw. zumindest ist aber durch großes Volumen und Formen mit Auflageflächen schonmal "Platz" vorhanden.

Sorry Rechtschreibung war nie meine Stärke ... ich bin zwar kein Werkstoffguru und wurde bisher auch noch nicht in einen Keller gesperrt
(das ist nicht der Grund für die Texte hier) aber irgendwie fühle ich mich doch immer irgendwie an irgendjemanden verliehen.
Gerade in diesem Thread werde ich das Gefühl mal wieder nicht los eine Leihgabe zu sein.

Wie dem auch sei ich habe gerade gesehen das es einen Wikipedia Artikel über Fahrradrahmen gibt. Nicht ganz uninteressant ...

 

[Deleted138492]

ich dachte mal gelesen zu haben das die meisten Industrielager auch Konuslager sind

Industrielager ist ein mMn blöder Begriff der Radindustrie, mit dem allgemein gedichtete Wälzlager bezeichnet werden.

Was aber hat ein Rillenlager in einer "verspannten" "Achslagerung" wie dem Tretlager oder Steuerlager, das Axialkräfte aufnehemn muß ,zu suchen?

Am Tretlager sind die Axialkräfte recht klein, Verspannungen treten dort eigentlich nur bei einem total krummen Tretlagerbereich auf. Also quasi nie. Außer, man montiert Pressfitlager schief. Das untere Steuersatzlager wird axial wie radial (durch den langen Hebel der Gabel) belastet, sodass ein Axiallager nicht zwingend die beste Wahl wäre - von der Handhabung/Montage der Axiallager ganz abgesehen. Deshalb wird dort ein Schrägkugellager verwendet.

Ich dachte ein Linearlager macht eben beides

Kann je nach Bauart beides machen, stimmt schon.

in den Nicolaiforen ist immer wieder die Rede davon Gleitlager durch Nadellager zu ersetzen was im ersten Moment auch Sinn zu machen scheint.

Kann man machen, Nadellager sind aber anfällig ggü. Torsion und kleinen Rotationswinkeln. Wälzlager sind allgemein dazu konzipiert, viele und volle Drehungen zu machen. Werden nur kleine Winkel erreicht, können Rastpunkte in der Laufbahn entstehen.

Im zweiten Moment frage ich mich aber ob die Form der Wälzkörper aber selbst zu einer einer Versteifung des gesamten Lagers führen kann

Sicher, dafür gibts zB doppelreihige Lager, Tonnenlager etc pp, alles in verschiedenen Größen/Breiten erhältlich.

 

[Deleted 400980]

Am Tretlager sind die Axialkräfte recht klein, Verspannungen treten dort eigentlich nur bei einem total krummen Tretlagerbereich auf. Also quasi nie. Außer, man montiert Pressfitlager schief

Ich kann mir nicht vorstellen das das so stimmt.
Genau dieser Fall verdeutlicht doch auch wie sich eine fehlende Steifigkeit des Rahmens auf das Lager auswirkt.
Erstens ist bei älteren Rahmen das Innenlager noch aus zwei Konuslagern konstruiert die selbst vor und nachgespannt (arretiert) werden müssen. ("Verspannung" im Sinn von "Verkeilung" habe ich überhaupt nicht gemeint)
wenn es keine Axialkräfte geben würde wären Rillenlager in dem Bereich ausreichend.
Tatsächlich merkt man aber gerade in diesem Bereich des Rahmens sehr deutlich wie anfällig ein Rahmen für Seitenkräfte sein kann.
Wer einen älteren Fahrradrahmen z.B. aus Stahl mit geringen Durchmessern ganz leicht auf die Seite kippt und dann nur eine Pedalseite belastet der wird sehr deutlich merken wie sich der gesamte Rahmen teilweise um Zentimeter seitlich verwindet und\oder biegt.
Das und der geringe Durchmesser älterer Innenlager dürften schon sehr große Axialkräfte entstehen lassen.
In Kompaktinnenlagern oder Innenlager Patronen -( ich meinte mit "Patrone" eher das Gehäuse eines einzelnen Industrielagers)
könnten Konus oder Schräglager ,die in der Patrone mit der integrierten Achse vorgespannt sind ,auch mit reinen "Radiallagern" kombiniert sein.
Das Gewicht deutet zumindest manchmal auf mehr als nur zwei Lager hin.
Bei modernen Innenlagern mit großem Achsdurchmesser und großen aussenliegenden Lagerschalen (Hollowtech2 usw. BBx) (oder extra großen Tretlageraufnahmen) und in Verbindung mit steiferen Rahmen werden genau diese (ungleichmäßigen) Axialkräfte verringert. Um welche Lager es sich bei dieser Tretlager technik handelt weis ich nicht allerdings werden die Lager durch die "Kurbelschraube" nicht in dem Sinne vorgespannt wie in einem alten Konuslager sondern es wird damit eher ein seitliches Spiel der Kurbel verhindert es könnte also sein das es Lager sind die entgegen den alten Konuslagern durch erwähnte Versteifungen in Rahmen und Lager die Axialkräfte immer weiter vernachlässigen können.

Nach dem was ich über Wälzlager gelesen habe scheinen im Hinterbaubereich vor allem Tonnenlager oder eventuell Kegelrollenlager mit größerer Achsauflage Sinn zu machen ... aber ich lehne mich schon wieder sehr weit aus dem Fenster ...
Ein Gleitlager aus Kunsstoff hat sicher ein viel Geringeres Gewicht als Wälzlager .Ein weitere Nachteil nämlich die fehlende Umdrehung und eventuelle Kosten könnten weitere Faktoren sein die eine Entscheidung der Hersteller beeinflussen (vom Losbrechmoment den einige für vernachlässigbar halten abgesehen).
Die fehlende Umdrehung wird sich neben der ungleichmäßigen seitlichen Beanspruchung aber sicher auch in einem Gleitlager bemerkbar machen das sich dem entsprechend nur in einem bestimmten Bereich abnutzt. Bei allen Lagern würde eine Vergrößerung des Durchmessers aber Sinn machen weshalb sollten die Lager des Hinterbaus einen geringeren Achsdurchmesser haben als Tretlager und Radlager wo doch sonst alles für die Steifigkeit des Fahrrads getan wird? Höchstens vielleicht wegen dem erhöhten Gewicht ... ob es sich lohnt das in Kauf zu nehmen müssen die Konstrukteure ausrechnen.
Mich wundert es aber ein bischen das die Dimensionierung im Vergleich so unterschiedlich ist denn wenn man sich mal die Länge des Hinterbaus speziell die Sitzstreben z.B. eines Nicolai Helius ansieht dann glaube ich nicht viel rechnen zu müssen um zu mutmaßen das Seitlichen Kräfte dort eine sehr hohe Angriffsfläche und mit dem kleinen Lager ein dementsprechender Angriffspunkt gegeben sind.
Es gibt Rahmen die den Hinterbau anders aufhängen .Von der Kinematik und Performance abgesehen ergeben sich da teilweise Konstruktionen mit viel weniger seitlicher Hebelwirkung\Länge weil der Hinterbau früher "abgestützt" wird. Auch das sollte Auswirkungen auf die Lager und Steifigkeit haben.

 

[Deleted138492]

Ich kann mir nicht vorstellen das das so stimmt.

Sicher, dass du nicht etwas verwechselst? Die Axialkräfte auf die Tretlager (dh auf der Verbindungslinie der Mittelpunkte beider Lager) sind verhältnismäßig klein. Meinst du vielleicht Drehmoment?

Wer einen älteren Fahrradrahmen z.B. aus Stahl mit geringen Durchmessern ganz leicht auf die Seite kippt und dann nur eine Pedalseite belastet der wird sehr deutlich merken wie sich der gesammte Rahmen teilweise um Zentimeter zeitlich verwindet und\oder biegt.

Den Test halte ich für wenig zielführend, schon alleine weil sich die Reifen dabei um ein Vielfaches mehr bewegen als der Rahmen und das Endresultat verfälschen. Wer so einen weichen Rahmen gebastelt hätte, dass das dabei mit nacktem Auge gut sichtbar wäre, gehörte geschlagen.

das Gewicht deutet zumindest manchmal auf mehr als nur zwei Lager hin.

Würde mich wundern, aber die alten Dinger sind vor meiner Zeit als Radler modern gewesen. Genau weiss ich es nicht, aber ich würde prinzipiell auf nur zwei tippen.

Um welche Lager es sich bei dieser Tretlager technik handelt weis ich nicht allerdings werden die Lager durch die "Kurbelschraube" nicht in dem Sinne vorgespannt wie in einem alten Konuslager sondern es wird damit eher ein seitliches Spiel der Kurbel verhindert es könnte also sein das es Lager sind die entgegen den alten Konuslagern durch erwähnte Versteifungen in Rahmen und Lager die Axialkräfte immer weiter vernachlässigen können.

Bei neueren Lagern Rillenkugellager. Die Kurbel wird mittels einer Fest-Loslagerung an Ort und Stelle gehalten, die Axialkräfte werden nur von einem einzigen Lager aufgenommen: https://de.wikipedia.org/wiki/Lagerungskonzepte#Fest-Los-Lagerung_.28FLL.29

Nach dem was ich über Wälzlager gelesen habe scheinen im Hinterbaubereich vor allem Tonnenlager oder eventuell Kegelrollenlager mit größerer Achsauflage machen

Am MTB wird sehr selten etwas anderes als Rillenkugellager verwendet, am Hinterbau demzufolge auch.

Die fehlende Umdrehung wird sich neben der ungleichmäßigen seitlichen Beanspruchung aber sicher auch in einem Gleitlager bemerkbar machen das sich dem entsprechend nur in einem bestimmten Bereich abnutzt.

Die kleinen Umdrehungswinkel stellen für Gleitlager ein weitaus geringeres Problem dar als für Wälzlager. Die schiefe Belastung wird durch die recht breite Auflagefläche etwas weniger schlimm.

weshalb sollten die Lager des Hinterbaus einen geringeren Achsdurchmesser haben als Tretlager

Weil die Welle der Kurbel den Innendurchmesser der Lager vorgibt. So riesig sind die Lager in den Naben übrigens auch nicht, die haben ungefähr die gleiche Größe wie viele Hinterbaulager im Bereich des Tretlagers.

wenn man sich mal die Länge des Hinterbaus speziell den Sitzstreben z.B. eines Nicolai Helius ansieht dann glaube ich nicht viel rechnen zu müssen um zu glauben das Seitliche Kräfte dort eine sehr hohen Angriffsfläche und mit dem kleinen Lager ein dementsprechender Angriffspunkt gegeben sind.

Der Großteil des auftretenden Drehmoments wird über die Lager im Tretlagerbereich abgestützt, womit die restlichen Lager kleiner ausfallen können. Es würde auch eine ganze Menge Mehrgewicht bedeuten, die anderen Lager genau so groß zu dimensionieren wie die unteren beiden und dabei wenig Mehrwert bringen.

 

[Deleted 400980]

Vielleicht verwechsel ich tatsächlich irgendwie die Kräfte im Tretlager ...Ich glaube aber es handelt sich um ungleichmäßige Axialkräfte die da wirken weil die Achse ungleichmäßig belastet wird , der Rahmen sich verformt und man sich insgesamt in Schräglage begibt. Es wird auch einen Grund haben weshalb diese Lager fast hundert Jahre lang aus Konuslagern bestanden.

Das sich ein älterer Stahlrahmen auf die beschriebene Weise deutlich verformt ist sicher. Das hat nicht nur etwas mit den Rädern zu tun.
Das ist sehr deutlich zu erkennen.

Das es sich bei den modernen Lagern mit aussen liegenden Schalen um "fest - los" Lagerung handelt glaube ich nicht.
Denn bei diesem Konzept sorgt der vergrößerte Durchmesser der Achse im Innenbereich für den Abstand und die Stabilität der Lager und Achse. Eine Hollowtech2 Achse ist aber gleichmäßig geformt und wird durch beide Lager geführt und nicht in die Mitte beider eingesetzt. Die Lager sitzen beide fest in einer Lagerschale.
Das kann so also nicht stimmen.
Es muß sich um eine Stützlagerung handeln die sich ähnlich einer Konventionellen Konuslagerung verhält bei der die Spannung aber im Lagergehäuse stattfindet und nicht über die Achse . Auf der Seite in Wikipedia beispielsweise mit besagten Kegelrollenlagern dargestellt.

Das vor allem Rillenlager Verwendung finden würde mich wundern denn gerade im Bereich des Steuerlagers sind die Axialkräfte mehr als deutlich ... ich tippe also auf gedichtete (industrie) Konuslager oder zumindest "schrägrillenlager" die durch den Sitz im Gehäuse nicht mehr in der Weise über die Achse gespannt (arretiert\zentriert) werden müßen wie es früher einmal war.

Werde aber nochmal nachlesen.
Schade so wenig Beteilligung hier ... vielleicht gibt es noch andere Meinungen?
Klar "Google ist dein Freund" und so weiter ... ich habe schon lange nicht mehr mit Menschen an einem Tisch oder an einem Lagerfeuer zusammen gesessen und weis daher auch nicht wie das dort heutzutage so zugeht ... früher hat man sich in diesen Fällen über die angesprochenen Themen mit dem Wissen unterhalten das man gerade so im Kopf hatte . Ist vielleicht heute auch nicht mehr so ... mir kann`s egal sein... wir sind hier ja nicht am Lagerfeuer ...
Ich fänds nur schade wenn die die schweigen deshalb schweigen weil sie ihre Fragen lieber mit Google unter sich aus machen
als eine Unterhaltung zu führen ... vielleicht ist es auch affig sowas zu besprechen ... oder noch VIEL schlimmer

naja immerhin einer der beiträgt ...

 

[Deleted138492]

Vielleicht verwechsel ich tatsächlich irgendwie die Kräfte im Tretlager ...Ich glaube aber es handelt sich um ungleichmäßige Axialkräfte die da wirken weil die Achse ungleichmäßig belastet wird

Was auf ein Drehmoment hinausläuft.

Es wird auch einen Grund haben weshalb diese Lager fast hundert Jahre lang aus Konuslagern bestanden.

Gut möglich, man ist aber auch schon jahrhundertelang Irrtümern hinterhergelaufen.

Das sich ein älterer Stahlrahmen auf die beschriebene Weise deutlich verformt ist sicher.

Ich kanns mir schlecht vorstellen, aber seis drum.

Das es sich bei den modernen Lagern mit aussen liegenden Schalen um "fest - los" Lagerung handelt glaube ich nicht.

Nicht alle, stimmt. Ich hatte an GXP gedacht und ganz vergessen, dass andere Hersteller es meist nicht so lösen.

Das vor allem Rillenlager Verwendung finden würde mich wundern denn gerade im Bereich des Steuerlagers sind die Axialkräfte mehr als deutlich

Aber sicher doch, da günstig, breiflächig verfügbar und mittelmäßig genügsam was Bauraum anbelangt. Wie ich vorhin sagte, das untere Steuersatzlager ist ein Schrägkugellager. Der Rest zu >95% bei allen Herstellern Rillenkugellager.

 

[Deleted 400980]

Ok wenn der Drehmoment also dafür sorgt das sich die Rotation aus der Achse bewegt ... sonst müßte dieser Impuls ja aus der Mitte des Rahmens auf die Achse wirken ...ich dachte eher an eine Eierbewegung ... das wird jetzt aber zu viel für mein Vertständniss und meine Phantasie kommt auch immer mehr vom Thema ab.

Das könnte in dem Zusammenhang noch von Bedeutung sein:

Durch Rollbahnneigung entsteht auch bei rein radialer Belastung eine nicht zu ignorierende (innere) Axialkraft

(Wikipedia zu Schräglagern)
Darum ging es mir ja die ganze Zeit wenn ich den Lagerverschleis durch Biegung und Verwindung des Rahmens angesprochen habe.
Nämlich darum das egal wie gut die Lager gegeneinander verspannt sind und wie wenig Spiel die Achse innerhalb der Lager auch hat es nicht nur zu zusätzlichen axialen Bewegungen kommt sondern zu einer Hebelwirkung auf die Achse (Verkeilung) und damit zumindest bei Nadellagern und Gleitlagern mit großer Fläche zu starkem Verschleis.

Du hattest dazu weiter oben mal einen Fachbegriff verlinkt den ich noch nicht verstanden habe.

Ok wenn du meinst das im Fahrradbau vor allem Rillenlager eingesetzt dann ist vielleicht auch etwas drann.
Also ausser dem unteren Lenklager , den Radlagern (die teils auch über "industrielager" verfügen)
und allen älteren Lagerarten wie Patronentretlager ,"offene zweiteilige" Konustretlager ,Lenklager ,Pedallager ,Radlager , Lager des Hinterbaus bei z.B. Nicoali.
Du sagst aber es ist möglich ,es ist angewendete Praxis alle diese Lager durch Rillenlager zu ersetzen weil diese ausreichend Axialkräfte aufzunehmen in der Lage sind ...
Das glaube ich jetzt einfach mal und recherchieren es wenn das Lagerfeuer ausgepinkelt ist ...

Ich glaube das ist auch langsam Zeit ... muß das alles jetzt erst mal sacken lassen ... Es ist so anstrengend solche technischen Dinge zu durchblicken wenn man ganz andere Dinge im Kopf hat. Schade die letzten Male am Lagerfeuer war es nicht anders.

Danke für die Beteilligung an diesem Thread ...
Vielleicht fällt ja dem ein oder anderen noch was dazu ein
bis dann

 

[Deleted138492]

Ok wenn der Drehmoment also dafür sorgt das sich die Rotation aus der Achse bewegt ... sonst müßte dieser Impuls ja aus der Mitte des Rahmens auf die Achse wirken ...ich dachte eher an eine Eierbewegung ... das wird jetzt aber zu viel für mein Vertständniss und meine Phantasie kommt auch immer mehr vom Thema ab.

Du musst schon genau beschreiben, was du meinst, sonst sind wir auf völlig verschiedenen Pfaden unterwegs.

Darum ging es mir ja die ganze Zeit wenn ich den Lagerverschleis durch Biegung und Verwindung des Rahmens angesprochen habe.
Nämlich darum das egal wie gut die Lager gegeneinander verspannt sind und wie wenig Spiel die Achse innerhalb der Lager auch hat es nicht nur zu zusätzlichen axialen Bewegungen kommt sondern zu einer Hebelwirkung auf die Achse (Verkeilung) und damit zumindest bei Nadellagern und Gleitlagern mit großer Fläche zu starkem Verschleis.

Auch hier: korrekte Begriffe. Lager dürfen nicht verspannt sein, sonst fluchten sie nicht und verfrühter Verschleiß ist vorprogrammiert. Desweiteren: Je größer das Lager und damit seine Fläche, desto mehr hält es prinzipiell aus - Drehmomente wie auch axiale/radiale Kräfte.

Du hattest dazu weiter oben mal einen Fachbegriff verlinkt den ich noch nicht verstanden habe.

Welchen denn?

Ok wenn du meinst das im Fahrradbau vor allem Rillenlager eingesetzt dann ist vielleicht auch etwas drann.

Nicht nur vielleicht, an Hinterbauten modernerer Rahmen findet man wie gesagt kaum andere Wälzlager. Die restlichen Ausnahmen beschränken sich auf das untere Steuersatzlager und Nabenlager von Shimano. Prinzipiell können Radialrillenkugellager gut 10% (hoffentlich korrekt, ich müsste das nachschlagen) ihrer radialen Tragfähigkeit axial tragen, ohne zu versagen.

 

[Deleted 400980]

hmm ... ich habe alles nochmal durchgelesen und die verlinkten Begriffe angesehen.
Ihr hattet die Unterhaltung auch zufälligerweise genau in einem Moment weitergeführt als ich am schreiben war...das hatte ich garnicht gesehen.
In diesen Beiträgen wird meine ganze Auffassung (und alles worum es in dem Thread vornehmlich ging) bezüglich der Rahmensteifigkeit in Frage gestellt. Euren Beiträgen ist zu entnehmen das sich die so oft erwähnte Steifigkeit eines Rahmens eher auf die "Biegekräfte" in längsrichtung des Rahmens bezieht. Also der "Flex" von Sitzstreben usw..
Und ich dachte eben das es um die seitlich zum Rahmen wirkenden Kräfte geht z.B. die durch den von mir angesprochenen "Biegetest" aber auch vom Rennradler angesprochene "Verwindung" "Verbiegung" des Tretlagerbereichs beim Antrieb.
Mir ging es vor allem um starke Kräfte die auftreten wenn ein Mountainbiker beim Freeride anstatt zu lenken sein Bike wie ein Snowboard auf die Kante bringt um die Richtung zu ändern oder zu bremsen ... ich dachte an extreme Schräglagen wie bei einer "Sportkurve" usw.
Das mit dem "Flex" im Rahmen hat sich in dem Sinne den ihr angesprochen habt mit den modernen Fullys doch erledigt. Was aber bleibt ist die seitliche Belastung der Lager ,des Tretlagerbereichs des Rahmens und der die der Hinterbauaufhängung.
Ausserdem ging es mir um die Möglichkeit durch direktes Handling ein Bike überhaupt derart "aufzukannten" zu können wie es z.B. ein Snowboarder machen würde.

Wegen dem Drehmoment und der Biegung der Achse das entspricht wohl ungefähr der Sache mit de Balken und den zwei Auflageflächen relativ weit aussen. (würde auch bedeuten desto breiter die Achse zwischen der Auflage im Verhältnis zum Überstand desto stabiler (glaube ich)
also verlängerte Hinterbauachsen (durch erhöhte Rahmen\Reifen\Hinterbaubreite) = größere Stabilität + größerer Durchmesser der Achse =noch mehr Stabilität ... und das alles ohne jeden Zugewinn in der Praxis... na toll ... gut zu wissen . Ich hätte mir ja denken können das es durchaus möglich ist auf einem aktuellen Bike den Berg hinunter zu kommen.

 

[Deleted 400980]

also ich war schon wieder am Schreiben.

Ich meinte das wenn ein Balken auf zwei Seiten weit aussen aufliegt (die achse auf den Lagern) und nur eine Seite des Überstands des Balken ungleichmäßig (nur nach unten) belastet wird (die Kurbel wird im nur einseitig und nur in eine Richtung stark belastet)
also biegt sich die Achse und drückt auch in Axialrichtung aufs Lager.

Das war auch der Fachbegriff vom Polynom und der Balkentheorie ... den ich längst nicht verstanden habe.

Mit "verspannt" meine ich die Vorspannung des Lagers (wohl auch anstellen genannt) bzw.\oder? aber das arretieren\einstellen des Lagerspiels beim zweiteiligen Konuslager. Sind die beiden Lager über die Achse nicht richtig "gespannt" laufen die Kugeln nicht richtig in ihren Schalen und die Achse bekommt Spiel. Umgekehrt führt zu viel Spannung (über die Achse) auf wahrscheinlich alle Wälzlagertypen zum festsetzen des Lagers. Diese "Vorspannung" ist in Lagerpatronen schon eingestellt. Lager die als Einheit in einem Gehäuse (industrielager)
verbaut sind scheinen zumindest bei Schräglagern ganz alleine für eine "Spannung" der Lager zu sorgen wenn diese korrekt zu einander angeordnet werden (müßte bedeuten die Wälzkörper werden in ihre Arbeitsposition gepresst ? so wie ich es verstanden habe ist es die Axialluft die auch in einem geschlossenen Industrie (Rillenlager) existiert und welche durch "Spannen" in eine Richtung so korrigert werden muß das alle Wälzkörper gleichmäßig aufliegen (ähnlich einem offenen Konuslager)
Vielleicht geht aber mal wieder meine phantasie mit mir durch.

Im Wikipedia steht das Radialrillenlager sogar bis 50Prozent der Radialkräfte aufnehmen kann.
Das wäre gefühlsmäßig schon viel .Ich habe halt keine Vorstellung welche Kräfte in der Praxis bei einem Fahrrad tatsächlich auftreten.
Ein Hinterbau der im normalen Betrieb zwischen dem Fahrergewicht und dem Dämpfer Kräften ausgesetzt ist die beim EInschlag nach einem Sprung sicher mindestens einem vielfachen des Fahrergewichts entsprechen ... ist bei einer ähnlichen (nicht gefederten) seitlichen
Einwirkung z.B. beim Verkanten eines solchen Sprunges wahrscheinlich noch größeren Kräften ausgesetzt. Klar in dem Extremfall wird ein Rahmen sicher immer beschädigt. Man stelle sich aber nur mal eine starke Vollbremsung bergab inclusive Drehung und dem Aufkannten des Bikes mit vollem Körpergewicht vor ... da wirkt sicher einiges auf die Seite des Rahmens und Hinterbauaufhängung.

Ok es gibt Rahmen die den Einsatz bei der Rampage überleben ... aber weis jemand irgendein Normalsterblicher wie lange?
Es gibt ja einige Bereiche im Sport die derart an physikalische Grenzen gehen bei denen der Materialmord einkalkuliert ist.
In wie fern das z.B. beim Enduro eine Rolle Spielt weis ich halt nicht ... es gibt aber Leute die angeben jedes Jahr die Lager ihres Rahmens ersetzen zu müssen und das finde ich dann schon bedenklich und glaube es geht und ginge auch anders.
Belegen geschweige denn vorrechnen kann ich das allerdings nicht.

Desto größer ein Lager desto langlebiger ... ist dann aber auch wieder ungenau.
1. Größe der Kugeln
2. Auflagefläche (bei Kegel\Nadel\Gleilagern)
das in dem Zusammenhang eine Standzeitverlängerung nicht unbedingt gegeben ist sondern eventuell sogar das Gegenteil der Fall ist hatten wir ja bereits)
3. Größerer Durchmesser der Achse (Größerer Umfang\Größere Anzahl Kugeln)

Mehr Auflagefläche ist am Fahrrad kaum zu realisieren wobei ein größerer Umfang möglich wäre.

 

[tombrider]

...
In diesen Beiträgen wird meine ganze Auffassung (und alles worum es in dem Thread vornehmlich ging) bezüglich der Rahmensteifigkeit in Frage gestellt. Euren Beiträgen ist zu entnehmen das sich die so oft erwähnte Steifigkeit eines Rahmens eher auf die "Biegekräfte" in längsrichtung des Rahmens bezieht. Also der "Flex" von Sitzstreben usw..
Und ich dachte eben das es um die seitlich zum Rahmen wirkenden Kräfte geht z.B. die durch den von mir angesprochenen "Biegetest" aber auch vom Rennradler angesprochene "Verwindung" "Verbiegung" des Tretlagerbereichs beim Antrieb.
Mir ging es vor allem um starke Kräfte die auftreten wenn ein Mountainbiker beim Freeride anstatt zu lenken sein Bike wie ein Snowboard auf die Kante bringt um die Richtung zu ändern oder zu bremsen ... ich dachte an extreme Schräglagen wie bei einer "Sportkurve" usw.
Das mit dem "Flex" im Rahmen hat sich in dem Sinne den ihr angesprochen habt mit den modernen Fullys doch erledigt. Was aber bleibt ist die seitliche Belastung der Lager ,des Tretlagerbereichs des Rahmens und der die der Hinterbauaufhängung.
...

Das Problem ist, daß man mit herkömmlichen Materialien wie Stahl und Alu den "erwünschten Flex = Komfort" schlecht vom unerwünschten trennen kann. Eine Sattelstütze, die nach hinten ausweichen/Federn kann, wird das leider auch zur Seite tun, was wieder zu Kraftverlusten führt. Zwar kann man mit querovalen Rohren, unterschiedlichen Wandstärken usw. die Steifigkeit an den benötigten Stellen erhöhen. Aber das geht mit Faserverbundwerkstoffen natürlich noch viel gezielter. Wie oben erwähnt, ist es im Sinne des Leichtbaus und der Fahrsicherheit nicht immer gut, wenn Kräfte unmittelbar eingeleitet werden. Diagonale Hindernisse können einem den Lenker aus der Hand schlagen. Und bringen enorme Kräfte ins Laufrad und den Rahmen/die Gabel. Hier ist es durchaus erwünscht, daß sowohl das Laufrad als auch die Gabel und der Hinterbau eine seitliche Ausweichbewegung/Flex zulassen und damit einen Teil der Kräfte aufnehmen und bzw. verspätet und vermindert weiterleiten. "Je steifer desto besser" gilt also nur für die Kraftübertragung, hat in anderer Hinsicht jedoch durchaus auch Nachteile.

 

[tombrider]

...
Mehr Auflagefläche ist am Fahrrad kaum zu realisieren wobei ein größerer Umfang möglich wäre.

Man darf bei diesen Überlegungen nicht vergessen, daß Lager ordentlich Gewicht haben und zudem die notwendige Dichtungsfläche mit der Größe ansteigt. Ein gut gedichtetes Lager so herzustellen, daß es sich dennoch ohne Losbrechmoment bewegt, wird um so aufwendiger/teurer, je größer es ist.