warum sind eigentlich die 'Speichen' so geformt??!

[MaT5ol]

Moin Folks,

bekanntlich gibt es bei Gussfelgen ja die mit den geraden Speichen und auch Ausführungen mit gebogenen Speichen.

Letztere sind eigentlich immer so verbaut, dass sie auf der Oberseite nach hinten weisen, also optimiert für den Kraftfluß beim Beschleunigen am Hinterrad (Zugbelastung der schräggestellten Speiche). Am Vorderrad ist das für die Bremsbelastung eher suboptimal.

Warum ist das wohl trotzdem so???

a) aus optischen Gründen (schliesslich soll Hinter und Vorderrad ja ähnlich aussehen!)

b) aus aerodynamischen Gründen (soll ja auch 'schnittig' sein)

c) aus festigkeitstechnischen Gründen (ich hab von Mechanik einfach keine Ahnung)

d) weitere...

Hintergrund meiner Frage ist die Tatsache, dass mein Dymag Felgensatz sich wesentlich einfacher 'vorne andersrum' adaptieren liesse...

Bearbeitet 18. Dezember 2012 von Mattol

[schmidei]

Mal vorab gefragt, Onkel Backes (oder wie auch immer) hast Du schon gefragt?? Und?? Oder da mal fragen http://dymag.com/?q=node/52

Sonst hab ich auch keine wirklich sachdienlichen Infos, aber das weist Du ja

[MaT5ol]

Den 'Onkel' hab ich schon gefragt - bisher keine Antwort, werd nochmal nachhaken... und bei Dymag direkt probieren - erwarte aber nicht viel mehr als 'diplomatisches Marketinggeplänkel'!

Sollte mich vielleicht mal irgendwie zum Dymag FEM- Insch durchhangeln oder eben unseren eigenen bemühen!

[Voice]

Also wenn ich mal mein Wissen aus technischer Mechanik und Festigkeitslehre zusammenfasse.... a).

Weil:

- Die Speichen unterliegen hauptsächlich Biegebelastung... die minimale Querschnittserhöhung durch das Schrägstellen kann man getrost vernachlässigen.

- Optisch wirkt eine Felge mit nacheilender Neigung schnittiger... Festigkeitstechnisch ist es absolut sinnlos.

- Bzgl. Kraftfluss.... soviel Kraft kannst du garnicht auf die Straße übertragen, dass die "Speichen" sich verbiegen bzw. eine Querschnittserhöhung durch schrägen Verlauf notwendig wäre.

Nichts desto trotz... du wirst kaum einen finden, der für diesen geänderten Anbau die Hand ins Feuer legt und dir dafür etwas Schriftliches gibt.

Gruß, Voice

Bearbeitet 18. Dezember 2012 von Voice

[MaT5ol]

- Die Speichen unterliegen hauptsächlich Biegebelastung... die minimale Querschnittserhöhung durch das Schrägstellen kann man getrost vernachlässigen.

Dachte eigentlich hauptsächlich Zugbelastung - ist zumindest beim Fahrrad so und sollte prinzipiell damit auch fürs Motorrad gelten!

Statisch gesehen hast du dann auch nur Zugbelastung, dynamisch (also Beschleunigen und Bremsen) kommt bei geraden Speichen eine Biegebelastung dazu, deshalb sind bei Zeitfahrmaschinen (und beim Laufrad meiner Tochter ) auch immer nur die Vorderräder radial eingespeicht, am Hinterrad maximal die ritzelabgewandte Seite.

Querschnittserhöhung hast du durch das Schrägstellen kaum, aber halt wieder ne Zugbelastung!

Nichts desto trotz... du wirst kaum einen finden, der für diesen geänderten Anbau die Hand ins Feuer legt und dir dafür etwas Schriftliches gibt.

damit hast du wohl recht! - brauch ich auch nicht, will's nur besser / ganz verstehen!

[BlackT]

... hauptsächlich Zugbelastung - ist zumindest beim Fahrrad so ...

Zumindest beim Fahrrad sind es ausschließlich Zugbelastungen (der Nippel ist ein "Loslager"). Bei einer Felge mit "festen" Speichen ist es wohl auch Druck...

Wie sieht denn eigentlich eine gespeichte Motorradfelge aus?

Bearbeitet 18. Dezember 2012 von BlackT

[Voice]

Ja, nun warte mal... ich habe mich da wohl etwas falsch ausgedrückt. Die Geschichte mit Zug/Druck habe ich mal bewusst weggelassen, weil es nichts mit der Schrägstellung bzw. deiner Frage zu tun hat.

Hier gehts ja nur um das eingeleitete Drehmoment.... ob nun durch Bremsen oder Beschleunigen. Und da hast du die Biegung als Hauptbelastung.

Gruß, Voice

[MaT5ol]

'Wie sieht denn eigentlich eine gespeichte Motorradfelge aus? :unsure:'

- naja, die klassische so wie beim Fahrrad, BMW Kreuzspeichen und Kineo-Wheels etwas anders, - ändert aber nichts daran, dass 200mm lange und <5mm dicke Stahlspeichen wohl in grösserem Maße nur Zug aufnehmen können!


'Die Geschichte mit Zug/Druck habe ich mal bewusst weggelassen, weil es nichts mit der Schrägstellung bzw. deiner Frage zu tun hat.'
Doch eben gerade! - Bei gerade Speichen eher nicht, aber bei schräggestellten hast du doch Zug oder Druckbelastung!

'Hier gehts ja nur um das eingeleitete Drehmoment.... ob nun durch Bremsen oder Beschleunigen. Und da hast du die Biegung als Hauptbelastung.'
Wiederrum nur bei geraden Speichen - ich hab aber schräge...

Bearbeitet 19. Dezember 2012 von Mattol

[eifelfighter]

Hey Matthias

Ich glaub das das nur Optik ist.

Für den KräfteFluss in deinen Speichen ist die gedrehte Version die du

Zwecks Umbau machen möchtest glaub ok.

Die Speichen werden in original Richtung doch auf Zug beansprucht.

Richtig?

Da sollte Druck Belastung allemal gehen. Da die viel steiler sind als normale Speichen Räder.

Bei den normalen Speichen sieht das anders aus.

Diese werden nur auf Zug belastet, da sich die sonst bei der Länge

direkt verbiegen würden.

Gruss Chris

[Voice]

Ich gebs auf... versuchs mal hiermit: KLICK Nicht böse gemeint, das Buch ist wirklich gut und hat mir einiges für die Technikerweiterbildung verständlich erklärt.

Zug/Druck sind Normalkräfte, die in Speichenrichtung verlaufen. Das Drehmoment erzeugt aber eine Querkraft... damit werden die Speichen auf Biegung bzw. Scherung beansprucht. Um das in eine Längskraft zu übersetzen müssten deine Speichen 90° tangential an der Nabe befestigt sein...

[MaT5ol]

'Ich gebs auf... versuchs mal hiermit: KLICK Nicht böse gemeint, das Buch ist wirklich gut und hat mir einiges für die Technikerweiterbildung verständlich erklärt.'

Kein Thema, gute Literatur ist immer willkommen, hilft aber nur begrenzt! - Hab auch noch den Dubbel liegen...

'Zug/Druck sind Normalkräfte, die in Speichenrichtung verlaufen. Das Drehmoment erzeugt aber eine Querkraft... damit werden die Speichen auf Biegung bzw. Scherung beansprucht. Um das in eine Längskraft zu übersetzen müssten deine Speichen 90° tangential an der Nabe befestigt sein...'

Jetzt wirds interessant!

Gerade Speichen: reine Scher- bzw. Biegebelastung - ok - (da das beim Fahrrad nicht geht - gut, das Drehmoment ist auch gering - stehen die Speichen schräg, aber auch nicht 90°)

Schräge Speichen - tangential: reine Zugbelastung - oder eben andersrum: reine Druckbelastung

Einigen wir uns mal auf 45°, also 'halbtangentiale' Anlenkung - der Rest wird von mir aus über Scherung & Biegung aufgenommen.

Wäre es nicht sinnvoll, die Räder so zu drehen, dass der Kraftfluss in den Speichen dann in Zug- statt in Druckrichtung stattfindet??!!

[Khayman]

Wäre es nicht sinnvoll, die Räder so zu drehen, dass der Kraftfluss in den Speichen dann in Zug- statt in Druckrichtung stattfindet??!!

Warum? Ob Zug- oder Druckbeanspruchung ist eigentlich egal, solange Du Dich nicht im Bereich der Knickgefahr befindest und das sollte bei den Speichenquerschnitten wohl auszuschließen sein...

Edit: Für Gusseisen ist die zulässige Druckspannung sogar ein 4-faches der zulässigen Zugspannung - ob das auf Alu-Guss übertragbar ist, weiß ich allerdings nicht...

Bearbeitet 19. Dezember 2012 von Khayman

[Voice]

Der Dubbel ist nicht schlecht, aber ein wenig zu schwere Kost, um Zusammenhänge zu finden.

Nun mal langsam. Du musst hier zwei Dinge unterscheiden:

1. Die Gewichtskraft des Motorrades und dynamische Zusatzkräfte, die über die Speichen übertragen werden. Das ergibt eine reine Zug-/Druckbelastung der Speichen. Hierfür sind gerade Speichen optimal.

2. Die Drehmomente (Beschleunigen/Bremsen), die zwischen Radflansch und Felge über den Radkranz (->Speichen) übertragen werden. Hier hast du bei geraden Speichen eine Biege-/Scherbelastung. Um diese zu vermeiden, wären 90° tangential angebrachte Speichen optimal.

Je nachdem, in welchem Verhältnis diese beiden Belastungen zueinander stehen (->Vergleichsspannung) ergibt sich eine optimale Schrägstellung der Speichen bei minimalem Materialeinsatz.

Und nun kommen wir zu dem Punkt, welche Belastung bei einer Felge am größten ist: Die Normalkraft (Pkt 1). Die dafür dimensionierten Speichen können problemlos noch die Querkräfte (enstehend aus den Drehmomenten) aufnehmen. Rein theorethisch hast du Recht, optimal wären 45° voreilend vorn und 45° nacheilend hinten, wenn die Vergleichsspannung sich zu gleichen Teilen aus Normal- und Querkräften bestehen würde. Dafür müsstest du aber ein paar Tausend Nm auf den Antrieb geben....

So... alle Klarheiten beseitigt? :D

Bezüglich deiner Frage: Es ist scheißegal, ob die Speichen vor- oder nacheilend sind, da die Dimensionierung auf die maximalen Zugkräfte ausgelegt ist. Druck ist deutlich niedriger, Querkräfte auch.

Gruß

Bearbeitet 19. Dezember 2012 von Voice

[MaT5ol]

Warum? Ob Zug- oder Druckbeanspruchung ist eigentlich egal, solange Du Dich nicht im Bereich der Knickgefahr befindest und das sollte bei den Speichenquerschnitten wohl auszuschließen sein...

Edit: Für Gusseisen ist die zulässige Druckspannung sogar ein 4-faches der zulässigen Zugspannung - ob das auf Alu-Guss übertragbar ist, weiß ich allerdings nicht...

Geht hier eigentlich um Carbon-Fasern - ich vermute mal hier ist die max. Zupspannung deutlich höher als die Druckspannung obwohl das ganze in Harz eingebettet ist!

So... alle Klarheiten beseitigt? :D

Bezüglich deiner Frage: Es ist scheißegal, ob die Speichen vor- oder nacheilend sind, da die Dimensionierung auf die maximalen Zugkräfte ausgelegt ist. Druck ist deutlich niedriger, Querkräfte auch.

Jupp, danke für Geduld und Energie...

[Voice]

Kein Ding... wenns mal wieder so klappt ;)

Bezüglich Carbon: Richtig. Zug ja, Druck kann das Zeug garnicht bis kaum ab.

Gruß, Voice

Bearbeitet 19. Dezember 2012 von Voice

[schmidei]

Bezüglich Carbon: Richtig. Zug ja, Druck kann das Zeug garnicht bis kaum ab.

Gruß, Voice

Sag das ja nicht meinem Seitenständer

[silenttriple]

Bezüglich Carbon: Richtig. Zug ja, Druck kann das Zeug garnicht bis kaum ab.

Gruß, Voice

Sag das ja nicht meinem Seitenständer

der weiß ja nicht das er Druck aushalten muss, der fürchtet sich nur vor punktueller Knickbelastung.

[MaT5ol]

Sag das ja nicht meinem Seitenständer

der weiß ja nicht das er Druck aushalten muss, der fürchtet sich nur vor punktueller Knickbelastung.

Jo, kein Thema: überall wo Druck ist ist auch irgendwo Zug...!

BTT:

Manchmal muss man einfach Glück haben:

Kenne ein paar 'Simulanten' aber die haben ja alle nicht die genauen CAD Daten.

Hab dann beim Importeur und Dymag angefragt... bisher ohne Erfolg und nach ein bissel Internetrecherche bin ich in einem Bericht über die Enigma 1050 in der Abteilung wheels (die bekommt nämlich Dymags...!) auf den Chefdesigner von Dymag, Mike Wilson gestoßen. Hab dann einfach ne Mail ins Blaue geschrieben so à la : Mike Wilson 'ät' dymag.uk ( ) und - guess what - hab sogar sofott Antwort bekommen!

ich schrieb:

'

Hi Mike,

just a short question on the design and integrity of Dymag wheels:

Why are the spokes on the 5 spoke wheels curved ‘backwards’ on the front wheel as well as on the back wheel??

Wouldn’t it be more effective for breaking if it would be ‘the other way round’ in the front??

The back round is that I got a set of Dymag wheels for my Triumph T509 (MY99) but as the set originally was designed for the 595N (MY 2002 – with the speed pick-up on the left side) – it would better fit the other way round…

Any issues??

Kindest Regards

Mat'

And here it is:

'

Hi Matt,

you are correct, in an ideal world maybe you would have the spokes facing in

different directions front to back , it comes down to unfortunately what is considered

exceptable for styling.

as it is the loads in torsion (braking and acceleration) are not the mayor forces seen on

a motorcycle wheel, the major one is the radial force into the tire due to the static weight.

most of the motorcycle wheels that I have designed have been with fairly straight spokes

and even on our '5' spoke wheel the spokes are not as swept back as some of our competitors.

to answer your question I have no problem with you running the wheel in the opposite direction

to the normal direction.

regds mike'

So, damit ist dass dann doch gegessen! - und zugegebener Maßen mit einem etwas besseren Gefühl als reinem Gefühls-& Bauchengineering!

Danke für die Unterstützung

Bearbeitet 19. Dezember 2012 von Mattol

[schmidei]

Siehste. Fragen koscht nix. Spitze, oder??

[MaT5ol]

Siehste. Fragen koscht nix. Spitze, oder??

Jupp, eher außergewöhnlich... - Glück gehabt!

(sieht man mal davon ab, dass man 'I have no problem with...' auch mit 'mir doch egal was du machst' übersetzen könnte (wenn man arg gehässig ist! ) ist das besser gelaufen als ich es mir hätte wünschen können...!

[BlackT]

... dass man 'I have no problem with...' auch mit 'mir doch egal was du machst' übersetzen könnte ...

Naja eher "übersetz wird" ... Mein erster Gedanke war auch, dass es ihm Wurst ist, und er meint "mach halt wie du willst, ich kenn' dich eh nicht"

as it is the loads in torsion (braking and acceleration) are not the mayor forces seen on

a motorcycle wheel ...

Ach echt? So ein Quatsch! (was ist mit Masse * Beschleunigung ...) Es heißt übrigens "major" ... Ist er wirklich Engländer?

... the major one is the radial force into the tire due to the static weight.

Wie schreibst du immer, "fahren, nicht stehen" (oder so ähnlich ) Bearbeitet 19. Dezember 2012 von BlackT

[schmidei]

Du bist aber auch so´n Schwarzmaler. Wie der Name schon sagt.

[MaT5ol]

Ach echt? So ein Quatsch! (was ist mit Masse * Beschleunigung ...) Es heißt übrigens "major" ... Ist er wirklich Engländer?

Dachte ich auch zuerst dass das doch Quatsch ist, allerdings sind alle Beschleunigungen außer der Gewichtskraft von der Reibung abhängig und damit max. auf 1g beschränkt und auch nie stoßartig. Die 'statische Last' (und damit ist vermutlich auch die Normalkraft beim Fahren gemeint) kann durchaus mal Werte annhemen die aus der Beschleunigung von mehreren g resultieren, insofern hat der gute Junge wohl recht - und dass er kein Englisch kann klassifiziert ihn doch als typischen Engländer!

[BlackT]

Die 'statische Last' kann durchaus mal Werte annhemen die aus der Beschleunigung von mehreren g resultieren, ...

statische Last durch Beschleunigung ... das ist mir zu hoch

Naja, dreh das Rad einfach um

Bearbeitet 20. Dezember 2012 von BlackT

[DonnerTriple]

'Wie sieht denn eigentlich eine gespeichte Motorradfelge aus? :unsure:'

- naja, die klassische so wie beim Fahrrad, BMW Kreuzspeichen und Kineo-Wheels etwas anders, - ändert aber nichts daran, dass 200mm lange und <5mm dicke Stahlspeichen wohl in grösserem Maße nur Zug aufnehmen können!

'Die Geschichte mit Zug/Druck habe ich mal bewusst weggelassen, weil es nichts mit der Schrägstellung bzw. deiner Frage zu tun hat.'

Doch eben gerade! - Bei gerade Speichen eher nicht, aber bei schräggestellten hast du doch Zug oder Druckbelastung!

'Hier gehts ja nur um das eingeleitete Drehmoment.... ob nun durch Bremsen oder Beschleunigen. Und da hast du die Biegung als Hauptbelastung.'

Wiederrum nur bei geraden Speichen - ich hab aber schräge...

Die Fragestellungen in diesem Thread finde ich ganz interessant. Ich kann zumindest (nachträglich) noch etwas über gespeichte Motorradräder beitragen:

Generell gilt ja:

1. Speichen können keine nennenswerten Biegekräfte übertragen.
2. Speichen können keine nennenswerten Querkräfte übertragen.
3. Speichen sind entsprechend stark vorgespannt und die Felgen entsprechend in Speichenverlaufsrichtung gepunzt und gebohrt, daß selbst bei hohen Kräften auf das Rad immer noch Zugkräfte vorherrschen.
4. Da herkömmliche Felgen die Speichenlöcher in einer Spur haben, sind die Speichen immer abwechselnd von je einer Seite kommend eingespeicht.
5. Zur Stabilisierung der Speichung, also um ein möglichst räumliches Gebilde zu erzeugen, wird die Kreuzspeichung angewandt.

Enduros bzw. Crosser haben doch eigentlich immer Speichenräder, was ja bedeutet, daß diese für die auftretenden höheren Belastungen aufgrund der hohen "Zugstrebendichte" geeigneter sind.

Felgen mit Gußspeichen haben zwar auch die entsprechenden Kräfte aufzunehmen, erlauben aber aufgrund höherer Materialanhäufungen auch noch gewisse Designausprägungen zu integrieren.

Grüße an alle Interessierten,

Stefan.