Fullyeigenbauten - Kinematikentwicklung - Konstruktion - flexender Hinterbau

[Fotofranke]

Hallo zusammen,
in letzter Zeit haben sich ja hier unter den Rahmenbauern immer mehr User an ein Fully gewagt. Einige wie das von @JokerT, @Onkel_Bob, @Mr.T, @natan und einigen mehr rollen mittlerweile auf den Trails, einige andere, wie @Phimi oder @RMX246 sind gerade dran.

Ich finde das extrem spannend, denn man kann sehr viel von einander lernen. Die Inputs im Rahmenbauerforum waren und sind für mich immer sehr wertvoll und helfen weiter. Darum möchte ich hier mit diesem Faden alles über Kinematik und deren Entwicklung sammeln.

Ich habe die Kinematik für mein Fully in Linkage entwickelt und ohne die Hilfe von @Downhillrider und vielen anderen wäre ich wohl nicht soweit gekommen. Mittlerweile verstehe ich die Zusammenhänge ganz gut, jedoch sind bei eingigen Sachen immernoch Fragezeichen vorhanden. So habe ich bis jetzt noch nicht richtig begriffen wie ich anhand des Hebelverhältnisses das richtige Dämpfertune ermitteln kann. Oder wie das Pedalrückschlag-Diagramm zu interpretieren ist.

Oder wenn ihr einen Lagersitz konstruiert fürs MTB. Was brauchts denn nun? Ne Übergangspassung oder ne Presspassung?
Man findet ja schon Informationen (Siehe unten). Aber als Leihe ist halt mit der Machinenbausprache schnell mal Ende und es wird zu Hyroglyphen.
Und dann im CAD? Wir gross muss ich denn jetzt das Loch in meinem Umlenkhebel zeichnen, dass nachher ein 28x15x7 Kugellager rein passt und sitzt? Ich habe was gefunden bei SKF, die geben zum Beispeil +0.006mm Abmass ob. und -0.001mm unt. an. Wie oben und unten bei einem Kugellager?

Ausgewählte Übergangspassungen
Ausgewählte Übergangspassungen nach Passungssystem „Einheitsbohrung“

• D H7 J6 : Die Teile lassen sich mit leichten Schlägen oder von Hand verschieben.
• D H7 M6: Teile mit geringem Druck fügbar: Spurkränze auf Radkörper
• D H7 N6: Teile mit dem Schlosserhammer fügbar: Zahnräder und Kupplungen auf Zapfen, außerdem gängige Passung für Zylinderstifte zum präzisen Fügen von Bauteilen

Wo waren oder sind für euch die Schwierigkeiten? Was müsst ihr noch wissen? Wo findet man gute (verständliche) Informationen? Was würdet ihr wieder genau gleich machen, oder was würdet ihr verändern?

Derzeit entsteht für einen Freund von mir ein neues Fullykonzept. Uhrsprünglich sollte es ein Horstlink Viergelenker werden, da das Ziel ist gesamthaft leichter zu bauen als bei meinem Pinion-Fully. Gestern Abend haben wir via Videokonverenz ein paar Stündchen diskutiert und ganz geil wäre, wenn wir beim Hinterbau den Drehpunkt in der Kettenstreben weg lassen könnten um den Flex den Stahlrohren zu überlassen. Somit würde die Sitzstrebe ziemlich dünn ausfallen (16mm Durchmesser). Jedoch habe ich keine Ahnung wie man das im Linkage simulieren soll. Habt ihr eine Idee?

Ich würde mich über die Inputs von ganz vielen Leuten freuen, um das Thema Kinematik und Konstruktion etwas durchsichtiger zu machen.

Gruss und einen schönen Tag
Stefan

 

[Hardtailhucker]

Die richtige Passung ergibt sich (zumindest in der Theorie) aus deinem Lagerungskonzept. Du musst also bedenken, an welcher Stelle brauchst du ein Fest- oder Loslager? Hast du eine Punkt- oder Umfangslast am Lager? Daraus ergibt sich theoretisch, ob du eine feste oder lose Passung brauchst.

 

[Toolkid]

Im allgmeinen Maschinenbau gibt es bei Passungen die sog. Einheitsbohrung mit Toleranzen im H-Feld z. B. H7 Die Zahl nach dem Buchstaben gibt an wie breit das Toleranzfenster ist (nicht in tatsächlichen mm sondern eher qualitativ).
Die kombiniert man mit Zapfen/Wellen/Lagern. Deren Außenmasse bestimmen die Passung, z. B. g6. Außenmaße sind einfacher zu fertigen als Innenmaße, deswegen wird bei Bohrungen der Buchstabe fürs Toleranzfeld auch groß geschrieben und man geht bei Außenmaßen eine Stufe enger im Toleranzfeld, z. B. H7 mit g6

Dann gibt es das sog. Grundmaß mit Tolerenzen, z. B. 28mm bei den Lagern. Die obere und untere Toleranz bezieht sich darauf. Sprich das Außenmaß des Lagers muss zwischen Grundmaß und obere Toleranz, z. B. 28+0,006mm und dem Grundmaß und untere Toleranz z. B. 28-0,001mm liegen um als Gutteil zu gelten.
Die Breite des Toleranzfensters hängt auch vom Grundmaß ab, da es bei größeren Maßen deutlich schwieriger ist die gleiche Genauigkeit einzuhalten z. B. +6µm und -1µm sind bei 1000mm nicht technisch sinnvoll herzustellen.

 

[Deleted 494764]

Besorg dir ein wenig Literatur, für den Einstieg ist das Tabellenbuch Metall ganz in Ordnung. Für allgemeinen Maschinenbau ist der Roloff/Matek Maschinenelemente gut und für technische Zeichungen der Hoischen. Das sind desöfteren Standardwerke für Maschinenbauer und werden dich sicherlich weiterbringen. Für Späße wie flexende Hinterbaustreben solltest du dich mit Festigkeitsberechnung (insb. Materialermüdung) und dem Einfluss des Schweißens beschäftigen. Wenn richtig angewandt, können simple FEM-Module wie bspw. in Fusion360 Hinweise darauf geben, ob deine Annahmen in die richtige Richtung gehen. Lasse dich nicht von den bunten Bildchen blenden, die sagen ohne genaue Kenntnisse der Lastfälle, des Modells und der dahinterstehenden Theorie wenig aus.

 

[Fotofranke]

Hallo zusammen,
na, da hat sich die Erstellung des Fandes ja schon gelohnt. Vielen Dank für eure Erklärugen und Rückmeldungen.
Mir ist klar dass meine Kenntnisse wirklich Leihenhaft sind, und ich da noch viel lernen kann. Fachliteratur macht sicher auch Sinn.

Ich freue mich auf weitere Inputs.

Gruss Stefan

 

[Toolkid]

Was für einen Ausbildungshintergrund hast du denn, wenn ich fragen darf? So ganz ohne grundlegende Kenntnisse gleich an ein Fully zu gehen ist sehr gewagt um nicht zu sagen blauäugig. Allein in Hardtails steckt schon viel Know-How. Fullys sind je nach Hinterbau 3-4 Stufen drüber. Damit sind normalerweise Abteilungen mit Ingenieuren beschäftigt.

 

[Deleted 494764]

Ach ja, falls du dir den Roloff/Matek besorgst, gibt es wahrscheinlich (hoffentlich immer noch) eine Gratisversion von MDesign für 9 Monate. Damit kannst du schnell und simpel allerhand Berechnungen durchführen. Es ist natürlich dennoch sehr empfehlenswert, die Hintergründe zu kennen, aber es kann dir den Arbeitsfluss stark erleichtern.

 

[Toolkid]

...Somit würde die Sitzstrebe ziemlich dünn ausfallen (16mm Durchmesser). ...

Wie kommst du auf das Maß? beim meinem Stahlhardtail sind die Streben an der dünnsten Stelle 14,5mm inkl. Lack.
Welche Querschnittsform und welche Wandstärke bei welchem Material hast du ausgesucht? Warum? Wie verbindest du die Streben mit den Aufnahmen für die Achse? Wo setzt du die Schweißnaht, dass diese nicht auf Biegung beansprucht wird? Wie verhinderst du ein Einknicken der Sitzstreben und erhältst gleichzeitig den Flex? Das sind grundlegendere Fragen als wie das simuliert wird.

 

[Deleted 494764]

Das sind grundlegendere Fragen als wie das simuliert wird.

Ich nehme an, das war an mich gerichtet Absolut korrekt. Ich wollte damit keinesfalls andeuten, man solle erstmal munter drauf los simulieren. Erst muss man sich um alles andere Gedanken machen und zwingend händisch durchrechnen (oder wenigstens grob überschlagen, falls eine detaillierte Rechnung nicht machbar ist) und auf seinen gesunden Menschenverstand vertrauen, bevor man zu diesem Stadium übergeht. Man kann sich schließlich nie so krass verschätzen, wie man sich verrechnen kann.

 

[Fotofranke]

Wie kommst du auf das Maß? beim meinem Stahlhardtail sind die Streben an der dünnsten Stelle 14,5mm inkl. Lack.
Welche Querschnittsform und welche Wandstärke bei welchem Material hast du ausgesucht? Warum? Wie verbindest du die Streben mit den Aufnahmen für die Achse? Wo setzt du die Schweißnaht, dass diese nicht auf Biegung beansprucht wird? Wie verhinderst du ein Einknicken der Sitzstreben und erhältst gleichzeitig den Flex? Das sind grundlegendere Fragen als wie das simuliert wird.

Hallo Toolkid,
vielen Dank für deine Antworten. Für mich ist es wertvoll, dass du kritische Fragen stellst. Denn nur so kommen Diskussionen zustande aus denen man lernen kann.
Das mit dem Flexenden Hinterbau ist einfach eine Idee die wir hier http://projectxii.nl/nl/vertigo/ gesehen haben. Und wir fanden den Gedanken einfach spannend einen Hinterbau ohne zusätzliches Gelenk zu haben. Wir haben uns aber auch gefragt, wie er das angegangen ist. Es ist noch keinesfalls sicher, dass das Bike gebaut wird. Im Moment ist es eine Idee, die weiter verfolgt wird und über die ich Informationen sammeln möchte. Es ist durchaus möglich, dass dies meine Möglichkeiten übersteigt und und die Idee begraben wird.

Was für einen Ausbildungshintergrund hast du denn, wenn ich fragen darf? So ganz ohne grundlegende Kenntnisse gleich an ein Fully zu gehen ist sehr gewagt um nicht zu sagen blauäugig. Allein in Hardtails steckt schon viel Know-How. Fullys sind je nach Hinterbau 3-4 Stufen drüber. Damit sind normalerweise Abteilungen mit Ingenieuren beschäftigt.

Ich komme aus einer ganz anderen Branche, bin aber der Meinung, dass man lernen und seinen Horizont erweitern kann. Ich bin da viel im Selbststudium unterwegs und das Finden der richtigen und wichtigen Informationen ist nicht immer einfach. Hier im Forum ist so viel geballtes Wissen vorhanden, dass mir in der Vergangenheit auch schon weitergeholfen hat. Und sei es vielleicht nur um geeignete Fachliteratur zu finden. Darum habe ich auch dieses Thema eröffnet.

Gruss Stefan

 

[µ_d]

Das Schaeffler Technische Taschenbuch ist eine super Grundlage für fast alles und ist umsonst. Natürlich nicht das ultimative Nachschlagewerk, aber sehr hilfreich.
Hier als Buch umsonst zu beziehen:
https://www.schaeffler.de/content.s...e-pub:165;mediatyp-pub:all;referencetyp-pub:0
Sind ca 700 Seiten. Hier einmal Inhalt und als Beispiel was sie zu Wälzlagertoleranzen sagen:

Selbst wenn es nicht umsonst wäre mmn ein hervorragendes Grundlagen Nachschlagewerk.

Auch sonst ist (gerade zu Lagern (Überraschung)) die Publikationsdatenbank bei Schaeffler überragend und größtenteils kostenlos.

 

[Fotofranke]

Das Schaeffler Technische Taschenbuch ist eine super Grundlage für fast alles und ist umsonst. Natürlich nicht das ultimative Nachschlagewerk, aber sehr hilfreich.
Hier als Buch umsonst zu beziehen:
https://www.schaeffler.de/content.s...e-pub:165;mediatyp-pub:all;referencetyp-pub:0
Sind ca 700 Seiten. Hier einmal Inhalt und als Beispiel was sie zu Wälzlagertoleranzen sagen:

Anhang anzeigen 1042385
Anhang anzeigen 1042386

Selbst wenn es nicht umsonst wäre mmn ein hervorragendes Grundlagen Nachschlagewerk.

Auch sonst ist (gerade zu Lagern (Überraschung)) die Publikationsdatenbank bei Schaeffler überragend und größtenteils kostenlos.

Vielen Dank ist bestellt

 

[JokerT]

Die richtige Passung ergibt sich (zumindest in der Theorie) aus deinem Lagerungskonzept. Du musst also bedenken, an welcher Stelle brauchst du ein Fest- oder Loslager? Hast du eine Punkt- oder Umfangslast am Lager? Daraus ergibt sich theoretisch, ob du eine feste oder lose Passung brauchst.

Die Lagerungen am Hinterbau meines Rades lassen sich größtenteils durch die unteren beiden Beispiele annähern, daher wähle ich im Gehäuse normalerweise Passung N7 und auf der Achse h6.
(z.B. Hauptlager: Lager in Rahmen eingepresst, Achse spannt die Lager leicht vor und wird im Hinterbau beideseitig geklemmt)

Für flexende Streben am Hinterbau ist es, denke ich, vor allem wichtig, dass sich der Winkel der Sitzstreben zu den Kettenstreben minimal verändert, so wie beim Swarf 155 (geiles Teil!)

Dann könnte man in Linkage den Drehpunkt in etwa in die Mitte des Bereiches setzen, dan man flexen lassen möchte und würde denke ich so ein ausreichend genaues Ergebnis erreichen. Wichtig wäre es denke ich, das Rohr da zu ovalisieren, wo es flexen soll, um die Belastung auf die Schweißnähte an den Enden so klein wie möglich zu halten. gleichzeitig sollte man diesen Bereich aber so steif lassen, dass er nicht knickt (Stichwort: Euler Fall 3 beim Swarf).

Tendenziell ist das aber trotzdem nichts, das man einfach mal macht, da würde ich eher in der nähe des ausfallendes noch ein kleines Lager oder sogar Gleitlager einbauen, so kriegt man auch einen echten Viergelenker und keinen abgestützten Eingelenker ( )

Viele Grüße

Tim

 

[Dr.Hossa]

Das kann ein wertvoller thread werden.

 

[Phi-Me]

Hallo zusammen,

auch wenn es leider spät ist, würde ich schon gerne zu Wort melden:

Passungen sind unbestritten wichtig, um hochdurchkonstruierte Gerätschaften ordentlich arbeiten zu lassen.
Ehrlich gesagt zähle ich Fahrradrahmen nicht unbedingt dazu.
Viele werden jetzt naturlich aufschreien, aber sind wir doch mal ehrlich:

Die Angaben bei Passungen von SKF, Rohloff Matek etc. beziehen viele Punkte mit ein, die bei einem hochbelasteten Lager durchaus berechigt sind (Drehgeschwindigkeiten, Belastungsarten, Temperaturschwankungen etc), aber für uns vollkommen irrelevant sind. Das Lager dreht sich meist vielleicht um 20°, die Temperatur ändert sich während des Betriebs quasi nicht und wenn man sich mal anschaut wir knapp z.B. Fahrzeuglagerungen konstruiert sind, dann merkt man erst mit welchen großen Sicherheiten wir eigentlich arbeiten müssen, weil uns nicht alle Lastfälle genau bekannt sind.
Und das Beste: Nachdem wir die Passung schön zurechtgefräst haben, gehen wir noch mal mit dem Schweißbrenner an das auteil und verziehen alles wieder krumm und schief...

Auch in der Bike-Industrie sieht man verschiedenste Passungen: Die einen Lager fallen quasi raus, die anderen muss man reinprügeln. (Tiefkühltruhe hin oder her)

Ums noch einmal zusammenzufassen: Die Lager, welche wir verwenden sind mMn. eigentlich nicht unbedingt für unseren Zweck konstruiert. In den meisten Fällen würde ich die äußeren Sitze einfach 5 Hundertstel zu groß und die Wellen 5 Hundertstel zu klein machen.

Wie schon oben geschrieben, werden das viele anders sehen und sie haben recht, allerdings glaube ich dass man sich da auch ein wenig zu tode rechnen kann und zum Schluss nie ein Rad stehen hat.

PS: bei den flexenden Streben wäre ich persönlich (außer brim eigenen Rad) wiederum vorsichtig und würde dringlichst davon abraten so ein Experiment an die Kundschaft zu übergrben.

Viele Grüße Philipp

 

[Deleted 494764]

Du hast in allen deinen Punkten definitiv recht. Manchmal grenzen die Werke gestandener MTB-Hersteller auch eher an Bastelei als an komplett durchexerzierte Maschinenbaukunst - und doch hält es (meistens ).

 

[RMX246]

Es hängt vieles von der Konstruktion an sich ab.
Es gibt einfach ein paar Dinge die man bei seinem Konzept in Vorfeld betrachtet und die von den eigenen Vorlieben und Erfahrungen abhängen.
Man kann sich wie bei vielen Dingen das Leben leichter oder schwerer machen.
Man muss auch das Rad nicht immer neu erfinden das haben Andere schon vor uns getan.
Am Ende ist es wie beinahe Alles im Leben ein Kompromiss der mit dem Zielkonflikt am besten harmonieren soll.
Passungen sind in meinen Augen eines der letzten Themen die mich dabei interessieren.
Außerdem hängt das meist auch davon ab was ich überhaupt fertigen kann.
Wenn ich mit einer Passung nicht hinkomme bietet sich vielleicht ne Klemmung an es gibt viele Wege die nach Rom führen.

Aber wie gesagt Passungen sind bei der ganzen Angelegenheit mit der Rahmenauslegung in meinen Augen nicht kriegsentscheident. Also halte ich mich damit auch nicht lange auf. Die Kinamatik und das Verständnis für die Funktionalität sind da viel entscheidender.

Beispiel: Was meint ihr führt eher zum Ziel ein kinematisch total verhunster Rahmen mit top Lagerungskonzept und minimierter Reibung oder gutes Kinematikkonzept mit Gleitlagerung in Kunststoffbuchsen oder Metallbuchsen. Wir gehen mal von mittelmäßiger Haltbarkeit beider Konzepte aus.

Ich stelle das einfach mal zur Diskussion.
Man kann darüber Stundenlang sinnieren, welche Passung nun optimal passen wird aber letztlich ist das nur ein kleines Puzzleteil im Gesamtbild, da halte ich die Dimensionierung der Lager schon eher für wichtiger und diskutabler. Wenn ich die Passungen verkackt hab klebe ich die Lager halt ein und gut ist es.

Ich kämpfe mir an anderen Baustellen eher einen ab.
So sehe ich die Sache halt und setze die Schwerpunkte etwas anders.
Da es sich bei meinen Konstruktionen eher um Einzelstücke handelt ist für mich eher das Problem die Kosten im Rahmen zu halten um nicht am Ende um Faktor X teurer zu sein als ein am Markt existierendes Produkt welches wohl möglich noch wesentlich besser funktioniert und ausgereifter ist.
Alles eine Frage des Ziels, unter welchem der ganze Aufwand laufen soll.


Ich glaube das wäre eine Sache/Frage die ich hier mal zur Diskussion stellen möchte.
Was ist die Zielsetzung eurer Projekte? Warum treibt ihr den ganzen Aufwand?

Kostenersparnis wird hier wohl in den wenigsten Fällen die Triebfeder sein.

Für die Kosten und den Aufwand meines letzten Projekts hätte ich auch in den Laden gehen können und ein Rad kaufen können.


Ich würde hier eher mal den Weg beschreiben wie man so ein Projekt angeht und wie man die ersten Meter auf dem Weg seines Projekts geht.

Bevor man über Passungen redet, welche erst recht spät während des Projektablaufs von Relevanz sind sollte man sich eher an den Anfang begeben und die Sachen von vorn beginnen zu ergründen.

Ich denke dass davon ebenfalls der Eine oder Andere profitieren könnte.

Stichwort : Projektprozess

Kann man auch auf die Spitze treiben aber das will ich garnicht. Hat hier aber fürs grobe Verständnis schon Relevanz auch wenn es nur rudimentär von Belang ist. Hilft aber bei der Standortbestimmung und beim Bewusstmachen wie der Ablauf ist. An so einer Baustelle ist es ebenfalls hilfreich wenn man eine Sprache spricht und sich über die gleichen Begriffe unterhält.
Es gibt ja bereits Fahrpläne in der Theorie wie man sich so einem Thema nähern kann auch wenn man nur wenig Ahnung hat.

Bei Interesse führe ich das auch nochmal genauer aus wie ich so eine Angelegenheit bearbeite.