Bei Scheiben gebremsten Laufrädern ist mir die gleichmäßige Speichenspannung wichtiger wie der perfekte Rundlauf.

Ohne jeden Zweifel ist eine gleichmäßige Speichenspannkraft wichtig. Aber ohne eine gewisse Zentrierung (Seite < 0.1 [mm]; Höhe < 0.5 ? ) geht es nicht. Denn je ebener die Fahrbahn, um so mehr machen sich Ungenauigkeiten der Zentrierung als Unwucht bemerkbar. Ich zentriere dabei < 0.05 [mm]/0.20 [mm] mit einer Fühlerblattlehre (Hatte ich noch irgendwo in meinem Fundus !). Denn die Reifen-Toleranzen liegen im Bereich 6 [mm] (Maximum ?). Da sollte nichts mehr dazu kommen.

Das Problem bei der Speichen-Spannkraft ist die Präzision (früher: Wiederholgenauigkeit) der Messung. Die Spann-Kraft (Vorspann-Kraft) bestimmt mit dazu kommenden Belastungen der Speiche aus Vertikal-Aufstands-Kraft, Seiten-Kraft sowie Antriebs- und Bremskraft die Haltbarkeit des Materials. Es können sich z.B. durch die Vertikalkräfte 4 Speichen in der Felgenabplattung (Der Reifen plattet sich auch ab !) befinden, dann sind bei einem 32 Speichen-Laufrad immer noch 28 Speichen vorhanden, die die Vertikallast (Verteilt nach einer Cosinus-Fkt. (?)) übernehmen. Die Vertikalkraft aus dem Beispiel hätte also bei den Speichen 4 Entlastungen sowie 28 relativ milde Belastungen. Gewicht wirkt immer auf die Laufräder bzw Speichen ! Evtl. wären Lastvielfache (Fahrbahn-Unebenheiten!) zu berücksichtigen.

Ebenfalls vorhanden sind eigentlich fast immer die Antriebs-Kräfte, die die Ziehenden Speichen belasten (verlängern !) und die Führenden Speichen entlasten (verkürzen) . Ständig präsente Kräfte müssen bei der Dauerfestigkeit mit großer Priorität berücksichtigt werden !

Bei einer Bergauffahrt im Wiegetritt treten dazu noch Seitenkräfte auf (Auch andere Fahrzustände produzieren Seitenkräfte). Die von der seitlichen Verschiebung der Felge zuerst betroffene Speche verlängert sich, die auf der abgewandten Seite liegende Speiche verkürzt sich. Die Belastungen sind dann analog zu dem Prinzip Ziehende Speiche/Führende Speiche. Im Hinblick auf die Dauerfestigkeit hängen die Belastungen hier ganz stark vom Fahrstil ab (Wiegetritt kann i.A. nicht während einer ganzen Tour (Keinen 1 [km] ?) durchgehalten werden. Es ist nocht etwas zur Modellbildung zu sagen:
Rechte und Linke Speichen sind um eine Speichenteilung verschoben (Bei einer Standard-Einspeichung !), sie stehen also auf Lücke ! Bei hinreichend vielen Speichen und steifer Felge kann man die Kräfte zweier Speichen an der Felge virtuell in der Mitte zwischen den Speichen positionieren und einer Speiche der anderen Seite zuordnen. Wer das Versetzungs-Moment kennt, weiß das diese Versetzungs-Momente sich in der Mitte gerade aufheben. Das dadurch Biegebelastungen in der Felge auftreten, die Festigkeits-mäßig Probleme machen können, soll erwähnt werden. Selbst diese "korrelierend" gemachte Kraft hat noch damit zu kämpfen, daß die Felgenbohrungen u.U. seitlich versetzt gemacht werden, damit der Winkel zwischen der Speichenachse und einer Normalen der Felgenbohrung klein bleibt. Es gilt (wie auch bei Ziehenden/Führenden Speichen), daß die Felge gegenüber der Speiche relativ starr ist, so daß man bei der Berechnung von einem Dreieck ausgehen kann und kein Gelenk-Viereck berücksichtigen muß.

Diese Zusammenhänge sind schon kompliziert und manch ein Leser wird Mühe haben zu folgen. Ist aber nicht tragisch, da ich vermute, daß die ersten Speichenrad-Bauer einfach gebaut haben und sich nicht in komplizierter Theorie verloren haben. Und dafür, daß ich keine Skizze öffentlich gemacht habe , entschuldige ich mich. Der Beitrag ist schon viel länger als urprünglich angedacht !

Trotzdem will ich noch einen Gesichtspunkt anschneiden: Auch die Steifigkeit der Nabe (Eine starre Nabe ist auch nur Modell-Vorstellung !) kann eine Rolle spielen. Eine starre Nabe würde z.B. das Antriebs-Moment gleichmäßig auf beide Nabenflansche verteilen, eine "drehweiche" Nabe (Linker Flansch kann rotieren !) würde dem rechten Flansch das gesamte Drehmoment übergeben, eine nachgiebige (reale) Nabe liegt irgenwo dazwischen !

Ich meine, daß man die angesprochenen Fragestellungen nicht allgemein verbindlich behandeln kann. So ist es kein Wunder, daß man viele Möglichkeiten in der Praxis sieht, die evtl. zum Ziel führen. Das Studium einzelner Fälle ist trotzdem empfehlenswert, da man im Wissen um mögliche Probleme eigentlich die gröbsten Klippen umschiffen kann. Der Meinung, das eine gute Zentrierng automatisch zu einer gleichmäßigen Speichen-Spannkraft führt, muß ich nach meiner Erfahrung widersprechen.

Eine präzise Meßapparatur für Speichenspann-Kraft genauer (bequemer zu händeln aber auch !) als das gegenwärtige Zeug würde allen Radlern guttun. Besonders der Fall Bergauffahrt, Wiegetritt , großes Gewicht könnte wegen der Addition der Belastungen die vorhandenen Festigkeits-Reserven überschreiten.

MfG EmilEmil

Lieber Emil,

leider verstehe ich nur Bahnhof, entschuldige bitte.
Ich glaube, dass der Threadersteller das Gleiche gefragt hat.
Spannst du wirklich die Kopfinnenspeichen härter als die Kopfaußenspeichen der gleichen Nabenflanschseite?

Hallo Tom,

das sieht man doch sehr genau auf der Grafik auf der letzten Seite. Es handelt sich um ein Laufrad mit 32 Speichen. Andeutungsweise ist das an der roten Linie gut zu erkennen, vor allem auf der linken Seite der Grafik. Jede 2. Speiche ist von der Spannung da niedriger.

Es wäre besser zu verstehen, wenn die Messwerte durch eine x oder so markiert werden. Denn den gibt es ja nur auf jeder zweiten der grünen 'Stahlen' (Polarkoordinaten).

Gruß
Thomas

Das habe ich nie anders erwartet.
Dass aber ein Laufrad, das gezielt mit gleichmäßiger Speichen-Spannkraft aufgebaut wird, am Ende nicht zentriert ist, hat mich dann doch etwas gewundert, auf jeden Fall der Ausschlag von mehreren mm seitlich. Mit der Beobachtung bin ich aber nicht alleine.

Die präzise Messapparatur gibt es. Einen Tensiometer nach Jobst Brandt Design kannst Du Dir bei Filip Kralyevski in Mazedonien bauen und mit einer Messuhr nach Deiner Wahl ausstatten lassen.
Das äußerste sind glaube ich Ablesewerte von 0,001 mm, Genauigkeit nur wenig schlechter (macht aber wenig Sinn, in der Präzision sind die Messwerte selbst an einer und derselben Speiche nicht hinreichend reproduzierbar).
Das Messgerät an sich ist gut händelbar und wegen der Werte würde ich eine Messuhr aussuchen, die die Daten per Funk überträgt. Für sowas braucht man natürlich tiefe Taschen, vierstellig mit einer 1 vorne würde ich schätzen. Das Original von Avocet mit analoger Messuhr und 0,01 mm Ablesung hat Mitte der 90er allerdings auch schon DEM 1.150,-- gekostet.

Auf Youtube demonstriert der Filip so ein Teil im Gebrauch.

Die nötige Kalibriereinrichtung, um für die spezifische Sorte Speichen präzise Wertetabellen anzulegen, fällt im Selbstbau mit ca. 100,-- dann nicht mehr ins Gewicht.

Abgeleitet aus praktischen Erfahrungen mit weniger präziser Messuhr würde ich schätzen, dass man mit den genannten Geräten die Spannkraft in eingebauten Speichen vermutlich auf 5-10 N ableiten kann.

Präzision hat seinen Preis. Der ist hier so hoch, dass er definitiv nicht allen Radlern guttut. Laufräder kann man sehr solide auch ohne Kenntnis der präzisen Speichenspannkräfte bauen. Es bliebe am Ende Spielerei mit äußerst überschaubarem Zusatznutzen.

Moin,

ändert sich eigentlich die Speichespannung wenn das Rad aufgepumpt wurde?
Drückt der aufgepumpte Schlauch die Felge zusammen und wenn ja, wie groß ist denn der Einfluß wohl?

Grüße, Ludger

Ja, die ändert sich und wird geringer

Vielleicht könnte jemand mit Tensiometer einfach mal vergleichend messen?
Es hängt sicher auch vom Reifendruck ab, kann ich mir vorstellen.
Bei 10 bar 25er Rennradreifen wird es anders sein als bei 3,5 bar fetten 60er Schlappen.

Der Druck gegen die Felge wird vermutlich im Wesentlichen nicht vom Schlauch, sondern vom gedehnten Mantel aufgebaut. Druck, Änderung des Durchmessers und Material (Draht- oder Faltreifen) werden da mitspielen.

Ich weiß nicht mehr wieviel es war und ob die Änderung dauerhaft, also bleibt auch wenn die Luft abgelassen wird

Was spräche denn dafür, dass das dauerhaft wäre? Speichen werden unter der Spannung elastisch gedehnt, mit aufgepumptem Reifen kommt ne Kraft Richtung Nabenmitte hinzu, die einen Teil der Speichenspannung kompensiert, die Speichenspannung nimmt ab. Wenn der Reifen wieder platt ist, geht alles in die Ausgangslage zurück und die Speichenspannung steigt wieder. Oder gibts hier irgendwelche plastischen Verformungen, die ich übersehe?

Der Schlauch stützt sich an der Felge ab, die druckbeaufschlagte Fläche drückt die Felge zusammen.
Der Felgendurchmesser sinkt und die Speichenvorspannkraft nimmt ab.
Schlauchlos betrieben ist die druckbeaufschlagte Fläche etwas größer.

Hier ist ein Beispiel für ein Rennrad, die Speichenkräfte reduzieren sich beim Aufpumpen um ca. 10 %.
http://www.sudibe.de/technik_laufrad_kraefte.html

Aus dem Einfluss der Gewichtsbelastung läßt sich die Mittelspannung und die Spannungsamplitude ableiten.
Antrieb, Bremsen, Kurvenfahren, Schlauch-schlauchlos Betrieb verschieben die Mittelspannung und die Spannungsamplitude.
Auch die Temperatur beeinflusst die Vorspannkräfte.
Die Aluminium-Felge dehnt sich stärker wie Stahl-Speiche, die Vorspannkraft sinkt mit fallender Temperatur im Winter.

In einer FEM für ein 622x54mm Reifen, 32 2mm Speichen: mit 3 bar Luftdruck reduziert sich die Speichenkraft von 1000 N auf 860 N.
Bei geringerem Luftdruck steigt die Speichenkraft wieder an.

Eine Kraftreduktion von ca. 10 % beim Aufpumpen liegt in einem glaubwürdigen Bereich.

Die Speichen müssen im Betrieb immer gespannt bleiben.
Ein klingeln der Speichen beim Fahren ist ein Alarmsignal.

Die Speichenspannung muss so hoch sein, dass bei maximalem Reifendruck die Speichen sich nicht lockern können. Die Spannung darf aber nicht so hoch sein, dass bei leerem Reifen und dann höherer Spannung, die zulässige Belastungsgrenze von Felge oder Nabe überschritten wird.
Hat die Form der Felge bei der Druckänderung einen großen Einfluss auf die Speichenspannung? Also z.B eine flache, leichte Bergzeitfahrfelge gegen eine hochprofilige Aerofelge?

Roland

Ja, die Vorspannung reduziert sich.
Beispiel:
Laufrad mit 1200-1250N Vorspannung,
mit 28x622 Reifen auf 8 Bar Druck liegt die Vorspannung bei rund 1000N.

Sinnvoll ist es, nach dem Einspeichen die Vorspannung der Speichen mit Reifenbetriebsdruck kontrolliert zu erhöhen. Ziel sollte es sein, die Speichenvorspannung im fahrbereiten Zustand zu maximieren.
Das Laufrad mit den 8-Bar-Reifen würde ich dann als Kompromiss mit 5-6 Bar aufpumpen und bis 1200N vorspannen. Dann fällt es bei 8 Bar nicht mehr so weit ab, aber es gibt mehr Reserven für Phasen, in denen das Rad nur gelagert wird und der Reifendruck sich abbaut.

Stimmt, aber der Fall der Platten Reifens ist meiner Meinung nach der weniger kritische, weil dies eine statische Last ist, während die zu geringe Spannung im Zweifelsfalle bei jeder Radumdrehung auftritt.

Habe am Sonntag mal gesucht, um mich mit dem Buch "The Bicycle Wheel" 3rd Edition Jobst Brandt zu befassen und bin hier fündig geworden:
http://caravan.hobby.ru/materiel/Bicycle_Wheel_-_Jobst_Brandt.pdf
Erfreulich ist, daß keine Geühren (Kosten) verlangt werden.

Inzwischen habe ich den File ausgedruckt (Es ist alles in Englisch !) und schon die ersten 30 Seiten (von 147) studiert. Pro Tag 30 Seiten, da habe ich quasi eine 5 Tage Woche. Mir sind schon einige Ergänzungen eingefallen, die erstens verschiedene Aussagen im Detail (Zum besseren Verständnis) erläutern und in wenigen Fällen auch korrigieren. Das kann man nicht alles aus dem Ärmel schütteln.

Da ich in den verbleibenden 3 Wochen der Saison noch ca. 400 [km] fahren möchte (6 x 70 [km] ?) und noch einen hanebüchenen Murks an einem Rad neu konstruieren und bauen muß, wird es etwas dauern. Daher Geduld, aber ich hoffe bis Jahresende damit zu Rande zu kommen und die beiden Fragen des TE einigermaßen richtig (Diskussions-würdig ?) zu beantworten.

Mit freundlichem Gruß
EmilEmil

Eine etwas einfacher durchzuführende Methode:
Mit dem spokomat errechne ich die erforderliche Spannung. Es wird auch die dazu passende Frequenz berechnet (auch bei Sheldon gibt es eine entsprechende Tabelle (Frequenz bzw. Ton, der mit einer bestimmten Spannung korelliert).
Entweder auf dem keyboard oder via Frequenzgenerator vergleiche ich die bestehende Spannung bzw. Frequenz mit der Vorgabe bzw. bringe ich das neu einzuspreichende Laufrad (Speichenschlüssel mehrmals eine halbe bzw. später eine Viertelumdrehung auf diese Spannung bzw. diese Spannungen (bei disc bzw. Antriebsseite sind die ja unterschiedlich) und danach alle Speichen einer Seite (ungefähr, am Stoss beispielsweise klappt das nur bei sehr guten Felgen) Schritt für Schritt auf dieselbe Spannung gemäss Tonhöhe. Bisher habe ich die Gleichmässigkeit zusätzlich noch mit einem Tensiometer überprüft. Da es aber keine Differenzen zwischen Frequenz und Tensiometer gab, werde ich das Tensiometer wohl wieder verkaufen...
Danach Ausgleich von Höhen- und Seitenschlägen und wieder Überprüfung der Speichenspannungen usw.

und klar, immer wieder Abdrücken.

Habe erst heute Mittag ein Hinterrad aufgebaut: erstmal die Mittigkeit eingestellt und dann auf gleichmäßige Spannung gebracht. Da ist das Laufrad dann auch ziemlich rund gelaufen.

Da ich kein musikalisches Gehör habe arbeite ich mit einem Tensiometer. Erscheint für mich auch die schnellste Methode

Kommt in ein Rad mit asymmetrischen Ausfallenden, die linke Seite ist knapp 100 Nm weniger vorgespannt wie Rechts.

"Nm" hat nach üblicher Lesart die Bedeutung "NewtonMeter", also ein Drehmoment oder die skalaren Größen Energie und Arbeit. Die den Tensiometern beigefügten Tabellen werden meist mit der angelsächsischen Einheit "kgf" == "KilogrammForce" angegeben. Die Umrechnung auf die im internationalen System üblichen "Newton" == [N] erfolgt mit dem Wert der Gravitations-Konstanten g = 9.81 [m/sec²] nach dem Gesetz "Kraft = Masse x Beschleunigung". Für den Zahlenwert nimmt man, wenn sehr große Genauigkeit nicht erforderlich ist : g = 10 [m/sec²] (Mit 10/9.81 = 1.019 ist der Fehler unter 2 %). 1 [N] = 1 [kg x m/sec²].

Gewisse "Praktiker" wollen davon aber Nichts wissen, sondern geben gern einen Spruch wie "Fahrrad-Technik ist keine "Raketen-Wissenschaft" von sich. Die Meinung haben auch viele Fahrrad-Käufer und wollen deshalb den Fahrrad-Techniker nicht angemessen entlohnen.

Auch die Hersteller sind vielfach dieser Ansicht und machen grobe Fehler bei der richtigen Dimensionierung oder Qualitäts-Kontrolle.

Ich bin jedenfalls in den letzten 3 Jahren 2-mal auf die Fresse (Prellungen, Abschürfungen, keine Brüche !) geflogen, weil es Versäumnisse gab .
Nebenbei, einen Arzt habe ich dafür nicht aufgesucht. Die Heilung der Hämatome dauerte ca. 6 Wochen (Mit Arzt wären es 42 Tage gewesen !)

MfG EmilEmil

... und ich hatte es tatsächlich als Tippfehler übersehen!!!! :-)

Ja ist sie das denn in Wahrheit doch?

Das "Fahrrad Laufrad" (Bicyle Wheel) : Ein Buch von ca. 150 Seiten nur über das Thema Nabe, Speiche, Felge. Der Reifen kommt nur am Rande vor. Das sagt eigentlich Alles. Im Moment bin ich bis Seite 127 gekommen. In den nächsten 4 Seiten geht es um bestimmte Gleichungen, die ich nachprüfen muß. Den Vorwurf, daß nur abgeschrieben wird, möchte ich mir nicht ans Bein pinkeln. Da sehe ich schon, daß ich da Einiges an Erläuterungen (am Besten mit ein paar Skizzen) hinzufügen muß.

Noch Zeit-raubender werden die Erläuterungen zu den FEM-Listings (5 Seiten), wenn ich die enthaltenen Informationen überhaupt interpretieren kann. Viel Hilfe (eigentlich gar keine !) gibt es da von Jobst Brandt nicht (nach vorläufigem, kurzen Duchsehen !). Ich vermute, daß auf ein FEM Programm Bezug genommen wird, dessen Postprozessing noch nicht besonders ausgeprägt war. Verständlich, denn die Enstehungszeit des Buches liegt mehr als 30 Jahre zurück ! Der Autor ist in 2015 im Alter von 80 Jahren verstorben.

Ich werde mein Bestes geben, aber vor Ende des Jahres sehe ich keinen Abschluß.

Man bedenke aber, daß Manches, was man nicht kennt, dennoch existiert und sinnvoll ist.

MfG EmilEmil

Warum "mußt" du das denn?

Achja? Ich habe von all diesen wissenschaftlichen Dimensionen kaum eine Ahnung. Und dennoch habe ich Laufräder aufgebaut. Und die sind nicht kollabiert. Könnte es sein, daß zwischen handwerklichem Murks und "Raketenwissenschaft" doch noch für den Normalmenschen relevante Zwischenstufen existieren?

In Zeiten der zunehmenden Primitivierung der einstmals Hightech-Fahrradtechnik nach dem Motto Elektro heilt alles braucht der Normalverkäufer auch keine Laufräder mehr zu können.