Inspiration für Bastler: Federspeichen

[antikoerper]

Hallo Bastler,

in den letzten Jahren gibt es viele Versuche dämpfende bzw. flexende Elemente in Rahmen unterzubringen... oder Sattelstützen entsprechend zu dimensionieren... usw.

Warum gibt es bisher keine Versuche mehr Dämpfung in die Laufräder unterzubringen? Durch Anpassung der Speichenspannung an das Gewicht des Fahrers ist bereits eine Gewisse Dämpfung vorhanden... im Prinzip könnte man doch noch einne Schritt weitergehen und Speichen aus Federstahl mit einem Federabschnitt verwenden ... so dass zumindest ein effektiver Federweg im Bereich von einigen cm drin wäre...

Es gibt sogar Patente in dieser Richtung:
http://www.patent-de.com/20051208/DE202005011566U1.html

Problem ist sicherlich die Antriebssteifigkeit und die Zugstufe... aber das Grundprinzip könnte zumindest sehr einfach zumgesetzt werden... sofern man irgendwie an "Federspeichen" kommt... und natürlich die nötigen Werkzeuge und Kenntnisse zum Laufradbau hat.

Vielleicht gab es da schon Versuche ... oder es macht aus irgendeinem Grund überhaupt keinen Sinn?!

Würde mich interessieren, falls irgendjemand schonmal eine Umsetzung in der Art gesehen hat!

 

[afri_coke]

Wie willst du dafür sorgen, dass die Felge, einmal "eingefedert" wieder ausfedert bzw, ernsthafte Schäden an der Felge vermeiden?

Und das vor allem in Kombination mit einer sinnvollen Steifigkeit des Laufrads?

 

[sharky]

ziemlich schwierig, das umzusetzen!

- felge, wie genannt, macht das dauerhaft nicht mit
- ausfedergeschwindigkeit nicht regulierbar
- reifen springt von der federnden felge runter
- nur durch speichenwechsel auf fahrergewicht einstellbar
- federweg nicht all zu groß
- schwer

 

[garbel]

Wenn du ein bischen Federweg und Dämpfung im Laufrad drin haben willst, dann fahr ein Fat Tire Bike. Die 4,7"er von so einem Moonlander können das.

 

[ChrisXL]

Ich hatte mal - Ende der 80er Jahre - gewellte Messerspeichen an einem gebraucht gekauften 8000,- DM Rennrad. Haben aber leider mein Gewicht nicht gehalten, hatte sie dann ausgetauscht. Idee war wohl, gegenüber konventionell geraden Messerspeichen, einen Daempfungseffekt zu erreichen.

 

[potsdamradler]

Schönes Thema!

Mir fallen spontan Wellenspeichen dazu ein.. Altenativ kann man auch (zu lange) Speichen abwinkeln, knicken- die sind und bleiben dann kürzer. Ein alter Reiseradlertrick. Oder so oft wie möglich kreuzen, das erhöht auch den Komfort. Sättel mit Titanstreben dämpfen auch In den 90ern gab's auch Titanfelgen. Zumindest nannten die sich so, ob die wirklich aus Titan waren Titanspeichen- und/oder Nippel könnte man noch in betracht ziehen..

Btw: ChrisXL war schneller

 

[antikoerper]

Wie willst du dafür sorgen, dass die Felge, einmal "eingefedert" wieder ausfedert bzw, ernsthafte Schäden an der Felge vermeiden?

Die Rückstellkraft macht natürlich der Federanteil in der Speiche, egal ob nun gewellte oder spiralförmige Elemente. Bei herkömmlichen Speichen funktioniert es ja auch... nur eben nicht in dem Maße. Die Felge wird natürlich mehr beansprucht, aber solange es in der Größenordnung von ein paar cm geschieht (nicht vergleichbar mit dem Federweg ein Federgabel) ... sollte es Felgen geben die über genügend Flexibilität verfügen.

Und das vor allem in Kombination mit einer sinnvollen Steifigkeit des Laufrads?

Die für den Antrieb notwendige Steifigkeit entspricht nicht unbedingt der radialen, aber ein Einfluss wird es sicher haben. Es gibt so viele Möglichkeiten ein Rad einzuspeichen - mit entscheidenden Einfluss. Sicher muss man Kompromisse eingehen was Steifigkeit und Federweg angeht. Aber im Prinzip kann ich mir vorstellen, dass z.B. radial angeordnete Speichen in tangentialer Richtung Kräfte anders übertragen als in radialer Richtung.

ziemlich schwierig, das umzusetzen!

Niemand sagt dass es einfach ist... es mangelt auch an Speichen.

- ausfedergeschwindigkeit nicht regulierbar

Das stimmt, aber keine Feder ist ideal ... im Rahmen des Federwegs kann sozusagen die Abweichung von einer idealen Feder ausgenutzt werden... wie es auch bei Sattelstützen und flexenden Rahmenelementen geschieht - da existiert auch ohne Zugstufe eine Dämpfung. Außerdem dreht sich das Rad ... das liefert einen vollständig anderer Sachverhalt: nach einem Stoß dreht das Rad bereits weiter und hebt das komplette Fahrrad an - könnte auch eine Art Zugstufe darstellen.

- reifen springt von der federnden felge runter

Warum sollte der Reifen von der Felge springen? Der Umfang der Felge bleibt gleich, das Felgenbett wird sich kaum verformen... der Reifen wird sicher das geringste Problem haben sich anzupassen.

- nur durch speichenwechsel auf fahrergewicht einstellbar

ok... der Laufradsatz ist individuell aber mein "herkömmlicher" Laufradsatz ist das auch.

- federweg nicht all zu groß
- schwer

Der Federweg ist nicht groß, aber hätte z.B. Vorteile hinsichtlich der schnellen "Bereitstellung"... eine Federgabel muss erst ausfedern und benötigt dafür Zeit (in Abhängigkeit von der Zugstufe... erfordert Kompromisse)... Das Laufrad dreht sich weiter und stellt bereits wieder Federweg zur Verfügung bevor es ausgefedert ist -> wie es auch bei der Dämpfung druch den Reifen geschieht

Gewicht? Na gut die Speichen wären dann etwas schwerer...

Wenn du ein bischen Federweg und Dämpfung im Laufrad drin haben willst, dann fahr ein Fat Tire Bike. Die 4,7"er von so einem Moonlander können das.

Mir geht es garnicht um das "Habenwollen"... Problem bei so großvolumigen Reifen ist, dass sie mit zunehmender Größe anfangen zu Wippen. Scheinbar wächst das Federverhalten mit dem Volumen stärker als der "Zugstufenanteil".
Aber Spaß ist natürlich garantiert...

 

[sharky]

Warum sollte der Reifen von der Felge springen? Der Umfang der Felge bleibt gleich, das Felgenbett wird sich kaum verformen... der Reifen wird sicher das geringste Problem haben sich anzupassen..

weil an der auflagefläche punktuell eine kraft ausgeübt wird und das rad dann dort stärker belastet wird. die speichen geben nach innen nach. die speichen auf der gegenseite lassen die felge aber nicht nach oben ausweichen. in die streckung gehen dürften die wohl kaum. die felge bewegt sich also nicht als kreis um die achse sondern gibt da nach, wo die speichen unter der kraft nachgeben. und das ist an der auflagefläche. wenn du da von einigen cm federweg sprichst, kann der reifen durchaus runter hüpfen und die felge schaden nehmen

 

[Onkel Manuel]

Kurz gesagt: Macht im Sinne der Laufradstabilität keinen Sinn. Gerade bei so einem kritischen Teil würde ich nicht mit der Sicherheit spielen. Wenn es federn soll, dann kauf dir ein Fully...

 

[whitewater]

...sofern man ...natürlich die nötigen .......Kenntnisse zum Laufradbau hat.

Vielleicht gab es da schon Versuche ... oder es macht aus irgendeinem Grund überhaupt keinen Sinn?!
..!

Wenn man Kenntnisse im Laufradbau hat ist relativ klar, daß das keinen Sinn ergibt
Es gibt ja diverse Spielereien, was Speichenmuster angeht, die mehr oder weniger Elastizität ins Rad hineinbringen, ohne daß die Speichen schlapp werden. Wurzelspeichen etc.
Wird nur an den Speichen (als einziger Verbindung zwischen Nabe und herkömmlicher Felge) gearbeitet, machen diese Versuche sofort klar, sobald es über minimale Auslenkungen hinausgeht wird das Laufrad schwer oder gar nicht fahrbar.
Wenn ich das verlinkte Patent beim Überfliegen richtig verstanden habe, fügt der Kollege die "Federspeichen" unter der Annahme in die Radkonstruktion ein, daß die anschliessenden Komponenten wieder ausreichende Eigentstabilität haben.
Wenn Du Dir ein Laufrad mal genau in Bezug auf die Stabilität der einzelnen Komponenten im Vergleich zur Stabilität der gesamten Konstruktion ansiehst, wird klar, daß für dieses Patent sowas wie "selbsttragende Felgen" notwendig werden. Überleg mal 5 Sekunden zum Thema Gewicht.

 

[antikoerper]

Ok, ich sehs ein... das herkömmliche Laufrad ist schon eine durchdachte ausgereizte Erfindung.

(die kleinste Veränderung uns es fällt auseinander...)

 

[jan84]

[...]
(die kleinste Veränderung uns es fällt auseinander...)

Das nicht, die Frage ist halt... machts Sinn...

 

[tombrider]

Im Vor-Federzeitalter hat man das in der Tat mit 4-fach gekreuzten Speichen gemacht, erhöht den Fahrkomfort spürbar. Dieses kann man durchaus mit Wellenspeichen verbinden. Je mehr die Nabe federt, desto mehr Speichen werden natürlich entlastet, und um so mehr Kraft wirkt auf die anderen Speichen. Die Kraftspitzen werden allerdings durch die Wellenform abgefangen, das ist also nicht weniger stabil in Hinsicht auf Speichenbrüche. Das Problem ist aber wie schon erwähnt, daß das ganze nicht gedämpft ist, und sich Eigenschwingungen aufbauen können. Macht man also nur am Hinterrad, denn ein flatterndes Vorderrad ist schlimmer. Um die Seitensteifigkeit wieder zu erhöhen, kann man die Kreuzungspunkte mit Kupferdraht umwickeln und diesen dann verlöten. Leichtbau ist natürlich anders.
Das ist für ein MTB allerdings witzlos (Optik zähle ich nicht dazu), denn das Ergebnis kannst Du mit breiteren Reifen in Verbindung mit breiteren Felgen und damit weniger Druck besser erreichen. Auch hier hast Du natürlich Kraftverlust durch die Verformung, denn die Kraft wird beim Ausfedern in beiden Fällen nicht "zurückgegeben".

 

[garbel]

Im Vor-Federzeitalter hat man das in der Tat mit 4-fach gekreuzten Speichen gemacht, erhöht den Fahrkomfort spürbar.

Mythen und Legenden. Wo soll denn bitteschön der Komfort herkommen, wenn die Speichen max. 1 cm länger werden?

 

[tombrider]

Hast Du es schonmal ausprobiert? Ich schon. Oder umgekehrt mal radial eingespeicht, wie knüppelhart sich so ein Laufrad fährt? Es stimmt tatsächlich. Eine Radialspeiche zieht auf recht gerader Linie zwischen Felge und Nabenmittelpunkt. Da arbeitet nichts außer der Dehnung der Speiche selbst, wenn das Laufrad belastet wird. Es ist nicht nur die Tatsache, daß sie länger sind: Bei einer Vierfachkreuzung laufen die Speichen extrem schräg und greifen seitlich an den Flansch an. Hier biegen sich die Außenspeichen sichtbar über den Flansch, länger noch als bei 3fach, machen also eine Kurve, bevor sie durch die Speichenlöcher gehen. Zudem kommen noch die Kurven der Kreuzungspunkte dazu, wenn man sinnvollerweise drüber-drüber-drunter-drüber kreuzt. Diese Biegungen werden unter Belastung gestreckt bzw. biegen sich bei Entlastung wieder mehr. Dies sind natürlich keine Zentimeter, sondern wenige Millimeter bei starken Belastungen. Aber bei 6 Bar oder mehr, wo Dir jeder Schlag in die Haarwurzeln geht, ist das durchaus angenehm. Zumal wenn eine Stahlgabel dann noch einige Millimeter mitfedert. Im Vergleich zum Federweg der Reifen oder gar einer Federgabel ist das kaum der Rede wert, darum halte ich das wie gesagt bei Mountainbikes für kontraproduktiv. Ich mag keinen unnötigen Kraftverlust. Ich stehe auf steife Laufradsätze, meinen nächsten Satz werde ich Radial vorne und hinten Kildemoes einspeichen mit dem Unterschied, daß ich auf der linken Seite mal Krähenfuß probieren werden. Die Gefahr von Speichenbrüchen steigt damit dann allerdings auch, weil die Spannungspitzen eben nicht so gut abgefedert werden.

 

[tombrider]

Wenn Du es mal wirklich wissen willst, dann probier mal eine Radialspeichung, wo Du die linken Speichen alle etwas nach vorne versetzt und die rechten etwas nach hinten. Sieht megastylish aus! Und verbindet die Nachteile beider Systeme, nämlich daß es sich bei Schlägen immer noch knüppelhart fährt, aber bei seitlichen Belastungen mangels Abstützung supergut flexen kann, enorm instabil. Und das liegt nur an den Speichen, die Nabenflansche können sich gegeneinander nicht verdrehen! Da kann man sehr gut sehen, wie viel die Schrägstellung wirklich ausmacht.

 

[garbel]

Wenn ein "Schlag" auf das Laufrad auftrifft, dann stehen bei radialer wie auch bei tangentialer Einspeichung genau so viele Speichen eher in tangentialer wie auch in radialer Richtung zum "Schlag". Der einzige Unterschied ist, daß die Speichen bei tangentialer Einspeichung alle um einen bestimmten Winkel verdreht sind, sich kreuzen (müssen) und dadurch ein paar mm länger sind. Das ist alles. Da kann kein gravierender Unterschied draus resultieren. Denk mal drüber nach.

 

[tombrider]

Wie gesagt entsteht der Unterschied nicht nur aus der Längendifferenz, bei einer 622er Felge sind das in etwa 5%, sondern vor allem daraus, wenn eine Speiche mehrfache Biegungen macht und dann unter Zug gesetzt wird. Du hast bei Vierfachkreuzung durch die sehr schräg laufenden Speichen im Vergleich zur Radialspeichung zusätzlich eine Biegung aus dem Speichennippel heraus, zwei Biegungen um die gekreuzten Speichen herum und eine große Biegung außen um den Flansch herum. Alle diese Biegungen können sich strecken und bewegen sich danach in ihre Ausgangslage zurück. Das macht erheblich mehr aus als die elastische Verformung in der Länge.

 

[potsdamradler]

Drei Schrauber haben 5 Meinungen... Versuch macht kluch.
http://www.smolik-velotech.de/glossar/e_EINSPEICHARTEN.htm

Werden die Speichen nicht unterkreuzt(holländische Methode), wird ein Laufrad ähnlich hart wie bei Radialspeichung.

Werden die Speichen am Kreuzungspunkt "unterkreuzt" (Speiche mit Kopf nach außen wird über Speiche mit Kopf nach innen gelegt), so erreicht man a) zusätzliche Elastizitäten im Laufrad..

Beide Zitate aus obigen Link. Dazu gibt's sicher auch andere Meinungen.
Praxis zählt

 

[tombrider]

Konkret kann eine Radialspeichung fast gar nicht federn, außer über die Biegung am Speichenkopf. Die Längendehnung durch die Kraft ist minimal. Nimmt man eine Vorspannung von 1000N auf der Zahnkranzseite bei einer 1,8er Speiche an, die damit einen Durchmesser von 2,545 Quadratmillimetern hat, dann hast Du schonmal 392,98 Newton pro Quadratmillimeter als Ausgansspannung. Wenn man eine Streckgrenze von sagen wir mal 960 N/Quadratmm nimmt, dann kommen da infolge von harten Schlaglöchern sagen wir mal nochmal 300N/Qmm drauf, und nur dieses führt zur weiteren Längung der Speichen und einem Federeffekt. Bei einem E-Modul von Stahl von 210000 Newton pro Quadratmillimtern macht das gerundet irgendwas um die 0,14% aus, also maximal einen halben Millimeter Federweg bei Radialspeichen.

 

[tombrider]

Drei Schrauber haben 5 Meinungen... Versuch macht kluch.
http://www.smolik-velotech.de/glossar/e_EINSPEICHARTEN.htm
Beide Zitate aus obigen Link. Dazu gibt's sicher auch andere Meinungen.
Praxis zählt

Ist logisch: Wenn ich nicht überkreuze, dann verliere ich zwei Biegungen, das Rad muss steifer werden. Dennoch bleibt gegenüber der radialen Einspeichung die Biegung über den Flansch und die aus dem Nippel heraus, also muß es etwas weniger steif sein als radial. Hat aber dann logischerweise auch keine seitliche Abstützung an die anderen Speichen, muß also im Wiegetritt wabbeliger sein. Irgendwie sehe ich da keinen Vorteil gegenüber Dreifachkreuzung.

 

[garbel]

Ich bin mal großzügig und packe für das Unterkreuzen einen Zehntel mm drauf - könnt ihr haben. Trotzdem macht jedes 1/10 bar Unterschied im Luftdruck zehnmal mehr aus als irgerndwelche Speichenspielereien, wenn es um den "Komfort" geht, der in Laufrädern zu realisieren ist.

 

[tombrider]

Ich bin mal großzügig und packe für das Unterkreuzen einen Zehntel mm drauf - könnt ihr haben. Trotzdem macht jedes 1/10 bar Unterschied im Luftdruck zehnmal mehr aus als irgerndwelche Speichenspielereien, wenn es um den "Komfort" geht, der in Laufrädern zu realisieren ist.

Das sind mehr als nur ein paar Zehntel. Mach den Test: Wenn Du in die Speichen greifst und Dich an der Kettenstrebe abstützt, kannst Du jedes Laufrad sichtbar zur Seite ziehen, und das mit den vielleicht 100 N (= 10 kg) Zug, die Du da aufbringen kannst. Natürlich gehen Stöße in vertikaler Richtung auf beide Flansche, aber da reden wir von ganz anderen Belastungen. Wenn Du ein radial eingespeichtes Laufrad hast, ist die Auslenkung bei gleicher Speichenspannung viel geringer. Aber wir wiederholen uns: Bei Mountainbikes erreicht man über die Reifen viel mehr. Da reden wir nicht über Millimeter, sondern Zentimeter Federweg. Bei Renn- oder Reiserädern geht das nicht so einfach, weil man sonst Durchschläge riskiert.