ICB2.0 - Hinterbauverstrebung

[Deleted 244202]

Langsam werde ich immer verwirrter. Warum soll es denn keine Torsion an der Hinterachse geben.(Torsion durch Drehmoment Quer zur Achse, also in Fahrtrichtung). Natürlich gibt´s die und ist die kritischste Belastung überhaupt für unseren Fall. Ich dachte darum geht´s die ganze Zeit. Bei jeder etwas schrägen Landung, Querrutschen oder harter Wechsel zwischen Links- und Rechtskurve, das sind doch die echt kritischen Dinge für unseren Dämpfer. Und das erzeugt Torsion der Hinterachse. Das bischen Wiegetritt, davon reden wir doch wohl nicht.

Lies Dir #148 nochmal genau durch, da steht eigtl. alles drin.
Zudem ist die Hinterachse nicht fest eingespannt, wie würdest du denn da ein Drehmoment übertragen wollen?

 

[Alpenstreicher]

Torsion des Hinterbaus natürlich - nicht der Hinterachse. Und da foreigner Recht.

Ich denke, es geht bei dieser Versteifung hauptsächlich darum, den Dämpfer vor Schrägbelastung zu schützen. Deshalb ist auch der Ansatz von foreigner der richtige: Direkte Abstützung des Dämpferlagers auf dem auf dem Hinterbaulager. Je höher und gerader das X in der Querverstrebung, desto steifer dürfte das alles werden.

(Das Schutzblech bzw. mein Vorschlag "Trapez mit Diagonalen" wären eher geegnet, den Hinterbau insgesamt torsionssteifer zu machen - was aber vermutlich gar nicht notwendig ist - soweit ich mich erinnere wurde das Rad eh schon von allen Testfahrern als "sehr steif" beschrieben. Bitte entschuldigt die Verwirrung.)

 

[django013]

Torsion sollte es da keine geben, da hat Lt.AnimalMother recht...

Lach - ja dann ist das Ergebnis der Massenanhäufung klar.
Wenn das stimmen würde, bräuchte man sich überhaupt keinen Kopf über den Hinterbau machen, man bräuchte weder Yoke, noch Hinterbauverstrebungen ...
Einfach Hinterbau-Aufnahme und Dämpfer-Aufnahme mit einer (wie auch immer gebogenen) Stange verbinden und gut ist.

Leider entspricht das nicht der Realität und schon garnicht bei einem funbike!

Natürlich gibt´s die und ist die kritischste Belastung überhaupt für unseren Fall. Ich dachte darum geht´s die ganze Zeit.

Lach - wenigstens einer, der einer Meinung mit mir ist

Wiegetritt ist in der Tat vernachlässigbar. Es reicht aber z.B. schon, wenn man in der Kurve über eine Dohle, bzw. einen Absatz fährt. Das ist durchaus realistisch und kommt bei jedem Radler vor.

Weit mehr Torsion kommt auf, wenn man die Artisten im Bikepark anschaut.
Wenn ich mir da vorstelle, dass jemand ne Rampe fährt, dann eine Pirouette dreht und in der Drehung landet ...
... oder jemand springt über einen Hupsel und landet direkt vor einer Kurve. Da will er doch schräg aufkommen um möglichst schnell in die Kurve zu kommen ...
... oder Umsetzen im Sprung ...

ich unterscheide zwischen Optimierungsergebnis und Analyse.

Schon klar.

Nimm einfach für die Analyse den Bikeparkfreak, der von einer 5m Rampe abspringt, Pirouetten dreht und in der Drehung landet.
Der Drehimpuls ist nicht so stark wie der freie Fall, d.h. 20-30% des Gesamtimpulse als Torsionskraft dürften realistisch sein.
Wenn man das als Basis für eine Optimierungsrechnung nimmt, zeigt es sofort die Schwachstellen des Hinterbaues auf.

Wie auch immer - mein Anwendungsfall ist das nicht, aber z.B. bei foreigner oder den anderen Testkandidaten könnte ich mir vorstellen, dass da weit aus mehr Torsion an der Hinterache auftritt.

Nur für die Torsion habe ich die Beispiele erstellt. Sowohl die Zeichnungen, wie auch die Textaufgabe ...
Beim Ergebnis der Materialoptimierung sieht man leider nicht, für welchen Belastungsfall die Masse zuständig ist, ob sie direkt oder indirekt zur Steifigkeit beiträgt. Also muss man sich mit Gedankenexperimenten behelfen

Meiner Ansicht nach braucht man zur Torsionsversteifung konzentrische Masseanhäufung rund um das Hinterbaulager und dabei gilt: je weiter die Masse vom Hinterbaulager entfernt ist, desto mehr trägt sie zur Versteifung bei.
... daraus folgt, dass es durchaus sinnvoll ist, die Anbindung an die Dämpferverlängerung mit einem großzügig dimensionierten Frästeil herzustellen.

 

[Khaosprince]

Ich sehe in den Lastfällen Biegung und Scherung an der Hinterachse, aber Torsion? Wenn es um die Hinterachse tordiert muss im Gegenzug die Lagerachse des Hinterbaus auf Biegung und/oder Scherung belastet werden.
Oder denke ich zu beschränkt und es ist an beiden Achsen gleichzeitig Torsion möglich?

 

[Pilatus]

ihr redet vom gleichen. Django tordiert den gesamten Hinterbau um die Fahrtrichtung.
Das resultiert in einer biegung+scherung der HR Achse

 

[luniz]

Mir scheint, jemand braucht hier dringende Nachhilfe in technischer Mechanik...

Wenn das Hinterrad verdreht wird, indem die obere Seite nach links und die untere Seite nach rechts gedrückt wird, dann stellt sich eine gewisse Verformung des Hinterbaues ein. Diese führt dann infolge dessen zu Torsionsspannungen in der Hauptlager-Achse und Schub- sowie Biegespannungen in der Hinterachse, weil ja im Prinzip das eine Ausfallende nach oben, das andere nach unten bewegt wird. Ein klitzekleiner Anteil der Spannungen in der Hinterachse sind auch Torsionsspannungen, aber diese sind hier im Vergleich zu Schub und Biegung vernachlässigbar klein.

 

[Khaosprince]

ihr redet vom gleichen. Django tordiert den gesamten Hinterbau um die Fahrtrichtung.
Das resultiert in einer biegung+scherung der HR Achse

Dann muss er das aber auch so formulieren. Eine Torsion der Hinterachse ist nunmal etwas anderes als eine Torsion des Hinterbaus im Bereich der Hinterachse...

 

[django013]

Django tordiert den gesamten Hinterbau um die Fahrtrichtung.

Mit nichten!

Lies Dir nomml Beitrag #139 durch.

Wenn ich hypotetisch davon ausgehe, dass es kein Yoke gibt und ich verdrehe das Hinterrad um die Längsachse des Rades, dann bewegen sich die Aufnahmen für die Dämpferverlängerung gegenläufig auf der Längsachse des Rades und nicht seitlich. Beide Seiten des Hinterbaues laufen sauber auf dem Kugellager. Ohne Versteifung gibt es keine "unordentliche" Kraft im Hinterbaulager.
Die Torsion der Hinterachse halte ich auch für vernachlässigbar. Wenn ich von Torsion rede, meine ich die Rotation des Hinterrades um die Längsachse des Rades, die dann zu einer Torsion der (zu suchenden) Hinterbauversteifung führt.

 

[Pilatus]

auch wir reden vom gleichen.
Längsachse des Fahrrades = Fahrtrichtung, oder?

 

[ONE78]

Also ich sehe das so. Am radaufstandspunkt gibt es kräfte in alle drei richtungen. Also antriebs/bremskräfte in fahrtrichtung(x achse), seitliche querkräfte(y achse)durch kurvenfahren usw und die aufstandskräfte(z achse) durchs eigengewicht und bodenunebenheiten.
die x und z kräfte sollen für den hinterbau unkritisch sein, da diese in der fachwerksebene liegen und da der hinterbau sehr steif ist. Also geht mMn nur noch um die seitenkräfte. Die führen durch den hebelarm des radradiuses zu einem moment an der hinterradachse, dh die eine seite will hoch die andere runter. Dieses moment kann von dem fachwerk nicht aufgenommen werden, also braucht man eine versteifung der beiden hälften. Das massive yoke am prototyp liefert hier sehr viel steifigkeit.
Ich hatte in der ganz frühen phase auch mal nen hinterbauentwurf gemacht, der sehr steif wäre, aber inzwischen sehe ich da auch ein, das das der optik und putztauglichkeit des bike nicht zugute kommen würde. Die ganzen bleche in rad nähe würden steifigkeitsmässig einiges bringen aber sind eben voll unpraktisch. Ich würde gern mal ne einfache FEM sehen, wo die verschiedenen vorschläge rein steifigkeit zu gewichts mässig verglichen werden.

 

[dopero]

Angenommen die Schwinge wäre sehr steif, würde doch jegliche Belastung direkt und in voller Stärke weitergegeben. D.h. hohe Belastungen wirken auf die Schwingenlagerung und deren Anbindung im Rahmen. Zudem würde das gesamte Rad direkt in Richtung der Kraft gezwungen, ein nervöses Fahrverhalten könnte damit erzeugt werden.
Sollte man deswegen nicht die Schwinge isoliert sondern im Gesamtsystem des Rades betrachten? Vielleicht zeigt sich dann das die angestrebte hohe Verwindungssteifigkeit gar nicht notwendig ist und man gezielt Verformung zulassen sollte.

 

[django013]

Angenommen die Schwinge wäre sehr steif

Nun, nach meinem Verständnis ist genau das das Thema diese Threads.
Wie bekomme ich die Schwinge sehr steif

Das massive yoke am prototyp liefert hier sehr viel steifigkeit.

Yo, das ist eine Möglichkeit. Dann kann man sich den Rest der Versteifungen schenken.

 

[Deleted 244202]

Mir scheint, jemand braucht hier dringende Nachhilfe in technischer Mechanik...

Mir scheint, so einigen würde ein fundiertes technisches Wissen hier ganz gut tun, damit man sich nicht auch noch um die (eigtl.) klar definierten Begrifflichkeiten streiten muss.
Klar kann man hier in einem offenen Forum nicht von jedem erwarten, dass er Maschinenbau studiert hat, bevor er sich zu Wort meldet. Aber Leuten, die damit ihr täglich Brot verdienen sagen zu wollen, dass man selbst ja gerade so viel schlauer ist, da man ja auf einmal die Torsion der Hinterachse entdeckt hat und die "Experten" nicht, führt so eine öffentliche Diskussion dann schon mal leicht ins Lächerliche, sorry.

 

[dopero]

Nun, nach meinem Verständnis ist genau das das Thema diese Threads.
Wie bekomme ich die Schwinge sehr steif

Und deswegen mein Gedankengang, das die Steifigkeit der Schwinge zum Gesamtsystem passen sollte.
In meiner bisherigen beruflichen Erfahrung gab es immer dann Probleme mit der Haltbarkeit von Bauteilen, wenn ein Übergang von einem sehr steifen in ein weicheres Bauteil gegeben war. Das weichere Bauteil war dann gefährdet. Hat man die Steifigkeit der Bauteile angeglichen, verteilte sich die Belastung besser und es traten keine so extremen Belastungsspitzen mehr auf.

 

[Khaosprince]

Mit nichten!

Lies Dir nomml Beitrag #139 durch.

Wenn ich hypotetisch davon ausgehe, dass es kein Yoke gibt und ich verdrehe das Hinterrad um die Längsachse des Rades, dann bewegen sich die Aufnahmen für die Dämpferverlängerung gegenläufig auf der Längsachse des Rades und nicht seitlich. Beide Seiten des Hinterbaues laufen sauber auf dem Kugellager. Ohne Versteifung gibt es keine "unordentliche" Kraft im Hinterbaulager.
Die Torsion der Hinterachse halte ich auch für vernachlässigbar. Wenn ich von Torsion rede, meine ich die Rotation des Hinterrades um die Längsachse des Rades, die dann zu einer Torsion der (zu suchenden) Hinterbauversteifung führt.

Aber wozu lässt du das Yoke weg bei der Betrachtung? Das macht doch gar keinen Sinn wenn du überlegen willst wo noch Verstrebungen an unserem Hinterbau hin müssen um sicher zu gehen dass er stabil genug ist. Denn unser Hinterbau hat ein Yoke.
Wenn du das weg lässt bleibt deine Überlegung eines: hypothetisch aber nicht wirklich praxisrelevant.

 

[django013]

Aber wozu lässt du das Yoke weg bei der Betrachtung?

Wenn ich jede Verstrebung isoliert betrachte, kann ich deren Wert für den gesamten Hinterbau besser einschätzen. Im Prinzip macht die Massen-Optimierungs-Software auch nix anderes. Nur für wesentlich kleinere Teile. Ich bin eher ein ungebildeter Grobmotoriker

Man kann das Yoke so fett machen, dass man keine andere Versteifung braucht.
Das jetzige ist ziemlich zierlich - da halte ich weitere Versteifungen für notwendig.

Naja - aber andere können das sicher viel besser erklären.

Ich habe mich nicht zu Wort gemeldet, weil ich mich für schlauer halte, sondern weil bislang noch kein Vorschlag auf die Rotation/Torsion richtig einging. Alle haben an der Verbindung zwischen unterer und oberer Anbindung herumdiskutiert, ohne auf das eigentliche Problem einzugehen.

 

[RedSKull]

Hi foreigner,

der nächste Entwurf wird sich an Deiner Idee orientieren... mal guggn, ob sich da noch ein bissl Erbgut aus Stefanus' Vorschlag implemenieren lässt...

Greez,
Stefan

Mal Foreigners Vorschlag in rund. Nur als Designidee. Ohne jetzt weiter die Ausführung zu diskutieren.

 

[foreigner]

Mir scheint, jemand braucht hier dringende Nachhilfe in technischer Mechanik...

Wenn das Hinterrad verdreht wird, indem die obere Seite nach links und die untere Seite nach rechts gedrückt wird, dann stellt sich eine gewisse Verformung des Hinterbaues ein. Diese führt dann infolge dessen zu Torsionsspannungen in der Hauptlager-Achse und Schub- sowie Biegespannungen in der Hinterachse, weil ja im Prinzip das eine Ausfallende nach oben, das andere nach unten bewegt wird. Ein klitzekleiner Anteil der Spannungen in der Hinterachse sind auch Torsionsspannungen, aber diese sind hier im Vergleich zu Schub und Biegung vernachlässigbar klein.

Da bin ich voll und ganz bei dir. Gut erklärt.
Ja, Torsion in der Hinterachse als Hauptbelastung ist Blödsinn.
Da wir das ja jetzt geklärt hätten sind wir konkret aber leider nicht weiter.

Ich probiere mal kurz zusammenzufassen (meckern gerne gewünscht):
- Wir sind uns relativ einig, dass rechts und links eine möglichst direkte Verbindung vom Hauptlager zu den Lagern der Dämpferverlängerung gehen muss.
- Eine Art "Schild" um den Reifen wäre eigentlich der Idealfall aus Gründen der Steifigkeit.
- Die Frage: Wer will wirklich so ein "Schutzblech" um den Reifen?
- Alternativen: Nur Yoke verstärken (halte ich persönlich nicht für die effizienteste Methode), oder Yoke + eine Querverstrebung weiter oben.
Ist zwar nicht das Schild, aber dürfte ausreichend sein.

 

[django013]

Mal Foreigners Vorschlag in rund. Nur als Designidee. Ohne jetzt weiter die Ausführung zu diskutieren.

Ok, auf die Ausführung also nicht eingehen

Aber das ist wieder so ein Vorschlag, bei dem ich denke, das Verbindungsblech zwischen beiden Dreiecken trägt so wenig zur Festigkeit bei, dass man es genauso gut auch wech lassen könnte.
Deshalb hatte ich die Idee mit dem Gummi eingebracht.

Wenn ich mir den Hinterbau mit dem Verbindungsteil aus Gummi vorstelle, wenn ich die Hinterachsaufnahmen wie eine Schere betätige, dann sehe ich da keinerlei Dämpfung.

Das Verbindungsteil in Blech wird über kurz oder lang an einer Seite abscheren und dann rumklappern. Gewonnen ist dadurch nix.

- Eine Art "Schild" um den Reifen wäre eigentlich der Idealfall aus Gründen der Steifigkeit.

Ich bin immer noch der Ansicht, dass so ein Schild nicht das ist, was gebraucht werden würde.
Das sowas niemand haben will - vollkommen logisch. Da bin ich voll bei Dir.

oder Yoke + eine Querverstrebung weiter oben.

Yo, leider ist "weiter oben" die schmalste Stelle zwischen Reifen und Sattelrohr. Da ist kaum ein Zentimeter Luft. D.h. da kommen schon höhere Anforderungen an die Materialfestigkeit auf.
Aber das ist auf jeden Fall die sinnvollste Stelle, um beide Seiten miteinander zu verbinden.
Wenn die Verbindung in steif machbar wäre, dann bräüchte es keine weitere Verbindung.

 

[Andreas.blub]

Ich melde mich mal als Banshee Rune V2 Fahrer (und Maschinenbauer, ohne jegliche Erfahrungen in Rahmenkonstruktion) zu Wort.
Das Rune hat ein Mini Link Design und einen oft als sehr steif gelobten Hinterbau. Denken wir uns den Lagerpunkt für den oberen Link weg und legen den unteren an das Tretlager sind wir ja fast beim benötigten Hinterbau .

Warum nicht so wie Banshee? Dünne Verstrebung vom Hauptlager hoch zur Dämpferverlängerung und 3 relativ kleine Bleche dazwischen (das untere sieht man auf dem Bild nicht und wäre bei uns ja eh durch den Yoke abgedeckt?). Bleche so legen, dass maximale Reifenfreiheit bei nicht Kollision mit dem Sattelrohr gegeben ist. Fertig ist die Kiste?

 

[django013]

Yo sieht gut aus - nur haben wir den Platz nicht.
... um es so zu machen, müsste man die Hinterachse min. 2cm weiter wech vom Tretlager bringen.

Ich hör schon den Aufschrei der Kinematik-Experten

//off topic: ist das jetzt ein 4-Gelenker oder wie nennt man das?
So einen Hinterbau habbich noch ned gesehen :O
... sieht aber richtig gut aus. Muss ich mir mal näher anschauen

 

[Alpenstreicher]

Da bin ich voll und ganz bei dir. Gut erklärt.
Ja, Torsion in der Hinterachse als Hauptbelastung ist Blödsinn.
Da wir das ja jetzt geklärt hätten sind wir konkret aber leider nicht weiter.

Ich probiere mal kurz zusammenzufassen (meckern gerne gewünscht):
- Wir sind uns relativ einig, dass rechts und links eine möglichst direkte Verbindung vom Hauptlager zu den Lagern der Dämpferverlängerung gehen muss.
- Eine Art "Schild" um den Reifen wäre eigentlich der Idealfall aus Gründen der Steifigkeit.
- Die Frage: Wer will wirklich so ein "Schutzblech" um den Reifen?
- Alternativen: Nur Yoke verstärken (halte ich persönlich nicht für die effizienteste Methode), oder Yoke + eine Querverstrebung weiter oben.
Ist zwar nicht das Schild, aber dürfte ausreichend sein.

Also, nochmal. Ich denke, der "Schild" um den Reifen wäre optimal, um den gesamten Hinterbau steif zu machen. Die "foreigner-Lösung" ist optimal, um den Dämpfer zu schonen, und macht nebenbei auch den Hinterbau etwas steifer.

Der Grund ist folgender: Die "foreigner-Lösung" stützt die Dämpferlager auf dem direktesten Weg am Hauptrahmen ab: direkt aufs Hinterbaulager und versteift den Hinterbau nur indirekt. Das "Schutzblech" dagegen sorgt für maximale Steifigkeit im gesamten Hinterbau (inkl. der "Verwindung ohne Yoke" usw.), erlaubt aber eine größere Verwindung zwischen Hinterbaulager und Dämpferlager.

Kurz, die "foreigner-Lösung" ergibt bei einem gegebenen Gewichts-Einsatz den besseren Schutz des Dämpfers. Und der Hinterbau ist damit vermutlich trotzdem "steif genug". Und genau da wollen wir doch hin, oder?

 

[Pilatus]

Das Schild steift den Hinterbau aus und nimmt die seitlichen Kräfte vom Dämpfer. Oder die Dämpferverlängerung wird nicht zum Sitzrohr kommen.
Das Schild hilft aber wenig gegen das verdrehen des Hinterbaus, da muss ein "Blech" zwischen die Druckstreben. Das meint der Django.

 

[Andreas.blub]

Yo sieht gut aus - nur haben wir den Platz nicht.
... um es so zu machen, müsste man die Hinterachse min. 2cm weiter wech vom Tretlager bringen.

Ich hör schon den Aufschrei der Kinematik-Experten

//off topic: ist das jetzt ein 4-Gelenker oder wie nennt man das?
So einen Hinterbau habbich noch ned gesehen :O
... sieht aber richtig gut aus. Muss ich mir mal näher anschauen

Das mit dem Platz dachte ich mir schon . Da ist dieser Umwerfer im Weg. Im Prinzip ist der Entwurf von @RedSKull doch schon ganz gut. Statt dem Blech das Foreigner Fachwerk oder sogar noch was schlankeres. Das könnte man ja mal durch die FEM jagen und Steifigkeit verlgeichen.

Und ja das ist ein Viergelenker. Da erkennt man direkt schön das Getriebedesign. Der Hinterbau wäre ne super Aufgabe für 'ne Bewegungstechnik Klausur . Leicht nach hinten gerichtete Raderhebungskurve. Ich find das Design für einen 4 Gelenker ziemlich einfach und haltbar.

 

[RedSKull]

Ok, auf die Ausführung also nicht eingehen

Aber das ist wieder so ein Vorschlag, bei dem ich denke, das Verbindungsblech zwischen beiden Dreiecken trägt so wenig zur Festigkeit bei, dass man es genauso gut auch wech lassen könnte.
Deshalb hatte ich die Idee mit dem Gummi eingebracht.

Wenn ich mir den Hinterbau mit dem Verbindungsteil aus Gummi vorstelle, wenn ich die Hinterachsaufnahmen wie eine Schere betätige, dann sehe ich da keinerlei Dämpfung.

Das Verbindungsteil in Blech wird über kurz oder lang an einer Seite abscheren und dann rumklappern. Gewonnen ist dadurch nix.

Du nimmst ja doch direkt an, dass das ein "Blech" sein muss.

Das kann ja durchaus ein Schmiede- oder Frästeil sein, das entsprechend gefertigt ist, dass es auch steif wird. Mit einer Art Spanten.
Ich denke da an das "Schiffchen" am Unterrohr des Banshee Legend.