Welche Lagerbauform für eine Schwingenlagerung?

[amazombi]

Hallo,

ich bin gerade damit beschäftigt, einen Fahrradrahmen mit Hinterradfederung zu basteln. Üblicherweise ist die Hauptlagerung der Schwinge mit Rillenkugellagern, oder mit Gleitlagerbuchsen ausgefÜhrt. Rillenkugel verschleißt da allerdings recht schnell weil das Lager ja nicht wirklich dreht sondern nur um wenige Winkelgrade hin und her bewegt wird, zudem wird die Belastung nur Über 2-3 Kugeln Übertragen die sich dann recht schnell in den Lagerring eingraben. Gleitlager hat ein in der Regel ein recht hohes Losbrechmoment, und zudem Stick-and-Slip Probleme, ist also wohl auch nicht optimal. Am besten wÜrde mir grundsätzlich ein Nadellager gefallen, allerdings fällt mir jetzt spontan nix ein, was auch eine axiale Positionierung hat (die Schwinge soll nicht nur hoch und runter gehen, sondern sich auch nach Möglichkeit nach rechts und links eher gar nicht bewegen). VerfÜgbarer Bauraum wären 22mm außen, Achse hätte 10mm, Breite wäre ich noch flexibel. Fällt da jemand was zu ein?

Danke

[lindy]

Wenn Du die Nadelbuchsen ein paar 1/10mm nach draußen stehen läßt und die Gegenfläche mit einer Bronzescheibe einfach an die Buchse laufen läßt? Ist nicht dafür gemacht, aber wäre sicher nicht verkehrt. Reibpaarung harter Stahl und Bronze ist auch optimal.

[matzmann]

22 fest? Mit 24mm gibts z.B.

http://medias.ina.de/medias/hp.ec.br.pr/NKXR*NKXR15;aj4eJEYKHTH9?clrsb=1

Kann man natürlich auch in zwei Einheiten zerlegen.

Wahrscheinlich ist Schmutz ja auch ein Problem oder? Sonst die klassische Lösung, 2 Nadellager und für die Axialbewegung Gleitlager/Scheiben.

Gruß aus Kiel

matze

[amazombi]

Die 22 sind ziemlich fest (aber nicht endgültig, klar). Der Kunde hat mir Lager geschickt (Nadellager), ich Idiot hab' das mit der axialen Verschiebung aber erst geschnallt, nachdem ich das Material (Titan, das ist manchmal nicht ganz einfach) gekauft, und nachdem ich eine Reibahle mit Führungsdorn und Gedöns (es sind zwei Lagersitze die idealerweise nach dem Schweißen auf Passung gerieben und fluchten sollten) gebaut hab'/hab' bauen lassen. Im Zweifelsfall halt Kommando zurück, klar. Oder man führt's zweiteilig aus, oder halt wirklich mit Anlaufscheiben. Vielen Dank auf jeden Fall schon mal für die Tips.

[amazombi]

Gerade noch mal geschaut: Ein Vierpunktlager wäre an der Stelle doch schon mal besser als ein Rillenkugellager, oder sehe ich das falsch? Eventuell wäre das noch eine Option.

[skinglouie]

Ich hätte mit Rillenkugellagern eher kein Problem, auf mein Scapin-Viergelenker läuft das seit 2004 smooth und ohne Spiel, bei Wind und Wetterbetrieb. Bei Santa Cruz gibts aber zum Beispiel auch Tauschlagersätze für die Rahmen...

[amazombi]

Gerade die Titanfraktion ist gerne mal recht wetterfest und hat einen ziemlich Ewigkeitsanspruch an's Material (oder sie hat mehr Geld als Zeit zum fahren, der spezielle Mensch, um den es hier geht, ist aber entschiedener Vielfahrer). Santa Cruz ist übrigens ein wirklich gutes Beispiel, davon fahren in meinem Umfeld drei, da bleibt kein Lager länger drin als 6 Monate. Das ist übriges auch bei allen anderen mir bekannten Herstellern bei artgerechter Nutzung kein ganz untypisches Wechselintervall. Diesbezüglich gibt's übrigens unter Fahern und Schraubern einen weitestgehenden Konsens. Wenn du das seit 2004 durchgehend drin hast fährst du vermutlich eher wenig, oder hast du da jetzt 40 000 plus auf einem Satz Lager runter? Wenn ja hat Scapin anscheinend alles richtig gemacht.

[skinglouie]

Von 2004 bis 2007 ca 5000 km im Jahr (Zur Arbeit und zurück, auch wetterfest Sommer wie Winter mit täglichen Singletrail/Downhillrunden und etlichen Bikeparkausflügen), danach nicht mehr der Rede wert. Da sind gedichtete Rillenkugellager verbaut und das läuft. So gesehen haben die Lager jetzt vilelleicht 18000km runter und es fehlt nix auf nem Langhubfreerider (180mm). Allerdings wurde das Rad auch penibel gepflegt.

[skinglouie]

...wobei da noch zu erwähnen wäre, daß der Hinterbau recht weich ist und durch die materialbedingten Flex nicht alle Kräfte auf den Lagern landen (Integralgefräste Kettenstreben aus Aluvollmaterial laufen über Columbus-Sitzstreben auf integralgefräste Wippen zur Dämpferanlenkung).

Edit: Bei nem Titanrahmen ist da ja auch nicht die Endgegnersteifigkeit zu erwarten, also könnte sich das ähnlich verhalten.

Bearbeitet 23. Januar 2012 von skinglouie

[amazombi]

Die Sache mit der Steifigkeit und dem Material ist letzten Endes vielleicht vielmehr eine Frage der Rohrdimensionierung als des Materials. Grundsätzlich ist aber natürlich im Materialvergleich Alu-Titan-Stahl Alu das mit Abstand "weichste" Material, auch wenn das jetzt wegen irgendwelcher Mythen aus der Wasserrohrzeit der Nicht-Alu-Werkstoffe erst mal keiner glauben mag.

Egal. Die Lagerung mit beidseitig gedichteten Rillenkugellagern ist Industriestandard, allerdings wird dort auch bei höchstpreisigen Anbietern gerade bei solchen Details durchaus erschreckend preisbewußt eingekauft. Ich hab' einen ganz guten Draht zur diversen großen Händlern. Die sind erst mal nicht auf der Suche nach Anzeigenkunden wie manche Hochglanzpostille sondern setzen sich im Alltag mit dem Material auseinander. Da iss schon Konsens, dass das eigentlich Scheiße ist mit den Rillenkugellagern und dass das eigentlich auch oft Wartung braucht. Auf der anderen Seite haben da halt aber auch schon 5-7 Leute sich deswegen am Kopf gekratzt und sind trotzdem bei Rillenkugel hängen geblieben. Unter Umständen ein Indiz dafür, dass es eben an der Stelle die sinnvollste Lösung ist. Unter Umständen aber halt auch ein Indiz dafür, dass da, wie gesagt, extrem preisbewußt eingekauft wird.

Grundsätzlich ist das aber halt an der Stelle doof, da wird halt nicht gedreht sondern auf 2-3 Kugeln hin und her gejuckelt. Das iss für'n Lager nicht optimal.

[skinglouie]

Die Sache mit der Steifigkeit und dem Material ist letzten Endes vielleicht vielmehr eine Frage der Rohrdimensionierung als des Materials. Grundsätzlich ist aber natürlich im Materialvergleich Alu-Titan-Stahl Alu das mit Abstand "weichste" Material, auch wenn das jetzt wegen irgendwelcher Mythen aus der Wasserrohrzeit der Nicht-Alu-Werkstoffe erst mal keiner glauben mag.

Eigentlich Offtopic aber zur Klärung oder zum Dazulernen meinerseits:

Richtige Aussage deinerseits, definitiv. Vielleicht bin ich an die Steifigkeitsaussage falsch rangegegangen... In der Praxis ist es aber doch so, daß durch die geringere Festigkeit von Aluminium rohrsatzseitig immer voluminöser gebaut werden muss als bei Stahl oder Titan und gerade deswegen der Alurahmen durch die Rohrdimensionierung (mit grösseren Durchmessern) auch immer steifer als ein Rahmen aus Stahl oder Titan mit denselben Festigkeits/Haltbarkeitseckdaten ist. Oder lieg ich da komplett falsch?

Ontopic: (Messing-) Gleitlagerbuchsen mit Schmiernuten in Kombination mit wirklich regelmässiger Schmierung sind für deine Anwendung haltbarkeitsmässig unschlagbar, versauen aber ziemlich sicher durch Dauersifferei das Gesamtbild des Rades. Ausser man überlegt sich da ne Teflonringdichtung ums hermetisch zu versiegeln und schmiert immer mit Teflonfett...

Bearbeitet 23. Januar 2012 von skinglouie

[amazombi]

Alu muss übersteif konstruiert werden weil das Zeug, sobald da irgendwo Flex rein kommt, ratzfatz ermüdet und bricht. Was es im übrigen aber sowieso tut, wenn auch nicht unbedingt ratzfatz. Bei Alu ist das belastungsunabhängig einfach eine Frage der Zeit. Bei Stahl und bei Titan, zumindest bei Maßrahmen, legt man halt in der Regel so aus, dass es zu Fahrertyp, Größe und Gewicht passt, und nicht so, dass der Werkstoff irgendwie klar kommt. Dementsprechend sind bei "Normalfahrern" die Rahmen messtechnisch weniger steif als die Aludinger mit großen Rohrdurchmessern. Wenn bei mir jetzt jemand aufschlägt und will bis zur Unfahrbarkeit steif kann er das natürlich haben, und das ist dann auch messtechnisch auf Aluniveau. Ich würde aber versuchen, ihm das tunlichst auszureden. Ein Stangenrahmenbauer baut für den Worstcase, also für den 130kg Fahrer. Den muss ich bei mir nur einkalkulieren, wenn er wirklich auf dem Rad fahren will. Generell kann man sagen, das sich, zumindest theoretisch, mit den drei Materialen gleich schwere Rahmen bauen lassen bei gleicher Steifigkeit bauen lassen. Bei Stahl bist du dann aber irgendwann bei entsprechendem Rohrdurchmesser von der Wandstärke so dünn, dass das sofort beult und eigentlich auch nicht sinnvoll zu verarbeiten ist, bei Titan ist das ähnlich. Trotzdem kann man bei Titan sagen, dass ein leichter Rennradrahmen in Rahmenhöhe 56 in haltbar knapp über 1100g wiegen wird. Es gab' auch mal Alurahmen mit um 1000g bei der Größe, allerdings hatten die bis 30% Rücklauf in der Garantiezeit. Dementsprechend haben die meisten Firmen das dann gelassen und leichte Alurahmen wiegen jetzt ähnlich viel wie so'n Titanding. Wenn man's wirklich leicht haben will isses dann mittlerweile ganz klar Carbon. Mit den bekannten Vor- aber auch Nachteilen. Da ist man dann beim Rahmen mittlerweile sicher unter 1000g, wenn man's drauf anlegt auch knapp unter 700. Da darf aber beim Fasern einlegen nicht geniest werden, sonst wird's schon eng. Gibt's auch erst seit gerade eben (also noch nicht wirklich lieferbar), man muss also vielleicht mal abwarten, wie sich das hält.

Buchsen sind klar, du hast da aber die Sache mit dem Losbrechmoment und dessen Sonderform Stick-Slip. Hatte ich aber ja oben schon geschrieben. Ansonsten wären de Dinger auch leichter, deshalb sind Teflonbuchsen ja auch durchaus beliebt. Ich hab' da heute Morgen mal rumgemessen und geschaut und denke, dass es auf Nadellager mit Scheiben rechts und links raus läuft.

Wie ist das denn jetzt bei den Vierpunktdingern? Primär geht's da ja um erhöhte Axialkräfte, klar, ich dachte jetzt aber halt, dass sich die Zahl der Kontaktpunkte zwischen Kugel und Ringen gegenüber dem Rillenkugelding (was ja quasi ein Zweipunktlager ist) schon mal verdoppelt und dass das in der Situation ein Vorteil wäre. Oder liege ich da falsch.

[FalkR]

Hauptsächlich hast du eine radiale Belastung, nehm ich an?

Dann würd ich Vierpunktlager mal probieren, ist mit der versetzten Drucklinie um 35° nen schöner Spagat zwischen einreihigem Rillenkugellager und einem normalen einem Axiallager.

Ist eine einfache oder paarweise Lagerbestückung vorgesehen? Wenn paarweise dann wäre auch ein normales Schrägkugellager zweireihig eine Option.

Gerade mal in den Katalogen geblättert, da scheints nichts passendes für deine Durchmesserkombination zu geben.

Zumindest bzgl. Vierpunktlagerung.

Bearbeitet 23. Januar 2012 von FalkR

[amazombi]

Ja, Belastung ist primär radial.

Vierpunktlager habe ich auch nichts gefunden in der Größe. Deshalb ja auch der Rekurs auf die Nadel mit Scheiben. Also wäre das Vierpunktlager, wenn es denn in einer einigermaßen passenden Größe zu kriegen wäre, eher eine Lösung für den Hinterkopf.

Ich bilde mir ein, auch mal Schrägrollenlager in Zweireihig mit Lager in X- Anordnung gesehen zu haben. Oder ist das eine Halluzination?

[FalkR]

X-Anordnung kenn ich nur beim einreihigen Schrägkugellager.

Soweit ich weiß, ist bei den zweireihigen Schrägkugellagern nur eine O-Anordnung zulässig.

Vielleicht echt eine Fata Morgana oder ein verrückter Exot.

[Rietzebuh]

Ich werf mal Pendelkugellager ein, die Gibts ab Innenduchmesser von 5mm, z.B. Innen 8mm, außen 22mm.

Edith: Ohne motzen zu wollen muss ich aber sagen, dass ich die Variante mit den Anlaufscheiben für die axialen Kräfte net ganz so toll finde. Wie soll sowas abgedichtet werden? Denke die Räder werden (zum Glück) nicht im Reinraum bewegt...

Bearbeitet 23. Januar 2012 von Rietzebuh

[amazombi]

Sieht für mich gut aus. Hast du das irgendwo in 8 innen, 22 außen beidseitig gedichtet gesehen?

[Rietzebuh]

Meinst du gesehen wie zu kaufen?

Bezeichnung is bei FAG 108-TVH mit 2RS als beiseitig abgedichtet und lebensdauer geschmiert.

[chillman]

Hi,

also wenn man den Winkelversatz der Pendelkugellager nicht braucht, würde ich die nicht nehmen. Warum keine Kegelrollenlager/Schrägrollenlager?

EDIT: Ach so, so klein gibts die ja nicht. Dann würde ich Nadellager + Rikula (je nach Belastung radial oder 2x axial) für die axiale Fixierung vorschlagen. Wäre auch billig...

Viele Grüße,

Tillman

Bearbeitet 23. Januar 2012 von chillman

[FalkR]

Falls es doch nen zweireihiges Schrägkugellager werden soll:

http://medias.schaeffler.de/medias/de!hp.ec.br.pr/30..-B-2RSR*30%2f8-B-2RSR-TVH;aiiJ4Uo6rUjf

[freibier]

Ja, Belastung ist primär radial.

Eine primär radiale Belastung hättest du ja nur dann, wenn sich jm. stumpf auf das Rad setzt, sobald man tritt hätte man ja schon durch die Kettenspannung eine axiale Komponente und in der ersten Kurve erstrecht, durch den langen Hebel würde ich das dann nicht mehr unterschätzen. Oder mache ich grad einen Denkfehler?

[amazombi]

Das wird über 'ne gewisse Breite abgestützt, von daher sehe ich das mit dem axial beim reinen Treten nicht so prominent. Beim Kurvenfahren auch nicht so recht. Dabei hast du doch eigentlich ein "Knicken", also eine"axiale Druckbelastung" auf Kettenseite und eine "axiale Zugbelastung" auf der nicht Kettenseite, respektive das selbe auf Kurveninnen- respektive Außenseite. Anscheinend ist das aber nicht ganz so trivial, an der Simulation von Kräften im Fahrradrahmen sind schon ein paar Leute 'ne Weile dran, und so richtig den Bogen raus hat man da noch nicht. Will sagen: Bei Simulation treten oft genug Schadensbilder auf, die man so aus der Nutzung gar nicht kennt. Von daher halte ich da vielleicht am Besten die Klappe.

[freibier]

Ich kann nur aus meiner Erfahrung berichten, dass "normale" Kugellager bei mir nie eine gesamte Saison spielfrei in einem Eingelenker durchgehalten haben, unabhängig vom Rahmenbauer...

[Rietzebuh]

Das wird über 'ne gewisse Breite abgestützt, von daher sehe ich das mit dem axial beim reinen Treten nicht so prominent. Beim Kurvenfahren auch nicht so recht. Dabei hast du doch eigentlich ein "Knicken", also eine"axiale Druckbelastung" auf Kettenseite und eine "axiale Zugbelastung" auf der nicht Kettenseite, respektive das selbe auf Kurveninnen- respektive Außenseite.

Stimmt so ne ganz, die beiden genannten Kräfte sind die Resultate aus dem Moment, die Axialkraft haste aber trotzdem im Lager, ansonsten würdest du ja das Lager durch die Kraft einfach "wegschieben". Durch das Gegenhalten des Lagers in Axialrichtung entsteht erst ein "Drehpunkt" um den die Axialkraft ein Moment erzeugt.

Hm vielleicht weng doof geschrieben, hoffentlich checkt einer was ich meine

[amazombi]

@freibier:

Genau das hab' ich ja weiter vorne schon geschrieben. Das hängt aber eher damit zusammen, dass sich da halt nix dreht, sondern, wie ich vorne geschrieben habe, um 20 Winkelgrade hin und her gejuckelt wird und dabei die 2 - 3 beteiligten Kugeln sich in den Lagerring eingraben. Deshalb hab' ich mich ja auch gewundert, dass bei Skinglouie Lager 8 Jahre halten. Komplett atypisch.

[amazombi]

Stimmt so ne ganz, die beiden genannten Kräfte sind die Resultate aus dem Moment, die Axialkraft haste aber trotzdem im Lager, ansonsten würdest du ja das Lager durch die Kraft einfach "wegschieben". Durch das Gegenhalten des Lagers in Axialrichtung entsteht erst ein "Drehpunkt" um den die Axialkraft ein Moment erzeugt.

Hm vielleicht weng doof geschrieben, hoffentlich checkt einer was ich meine

Ich weiß, was du meinst. Mir ging's ja nur darum, dass das in der Hauptsache eine radiale Belastung ist mit einer axialen Komponente. Wie hoch die anteilig ist weiß ich nicht, aber um das mal in's Verhältniss zu rücken: Bei Cross-Country Fullys kommt's auch bei renommierten Herstellern ohne auffallende Schadenshäufung vor, dass die Hauptache der Schwinge ein 10mm Aluteil ist. Ich glaub', das ordnet die Kräfte von denen wir hier reden ein wenig ein.

[chillman]

Wenn normale Rillenkugellager an der Stelle ein paar Monate halten, kann die axiale Komponente ja gar nicht so groß sein. Deren axiale Belastbarkeit ist ja auch nicht so toll. Und es ist schon so dass auch bei Kurvenfahrten hauptsächlich radiale Kräfte wirken, da man sich ja in die Kurven legt. Ein Nadel- oder Rollenlager und eine Aufteilung der Radial- und Axialkräfte auf verschiedene Lager wäre IMHO der Königsweg und sollte bei geeigneter Schmierung und Dichtung eigentlich ewig halten.

Greets

[amazombi]

Genau das denke ich eben auch. Deshalb bin ich jetzt ja auch bei einer Kombination aus Nadellager und Gleitlager für die radialen Kräfte. Wenn die nicht hoch sind (und das sind sie wohl nicht) ist das Losbrechmoment mutmaßlich überschaubar.

[chillman]

Gleitlager sind sicher ausreichend, das einzige Problem das ich mir dabei vorstellen könnte wäre die Abdichtung. Vielleicht stattdessen einfach links und rechts ein gedichtetes (Radial-)Rillenkugellager? Ist dann zwar theoretisch ein bisschen unbestimmt wo die Radialkräfte übertragen werden, dafür wäre alles schön dicht und das ganze wäre Wartungsfrei. Nur so ne Idee...

EDIT: Oder vielleicht sogar nur zwei Rollenlager mit Borden, wobei es da bei der axialen Belastbarkeit schon kritisch werden könnte.

Bearbeitet 23. Januar 2012 von chillman

[matzmann]

Wenn du doch noch 24 kannst wär das doch die Profilösung

http://medias.schaef...Uo6rUjf?clrsb=1

zwei Wedi am Ende und top.

Gruß aus Kiel

matze

Bearbeitet 23. Januar 2012 von matzmann