Sturmey Archer Nabe - Auflage am Radträger

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Fanfan, also entweder zieht man das a) (Fest-) Lager über die zentrale Schraube (=Lagerachse) zusammen oder b) man fixiert die Achse an beiden Seiten - normaler Fahrrad-/Motorrad-Rahmen, oder c) das Lager sitzt wie bei PKW mit einer definierten Passung auf dem Achsschenkel: https://is.gd/r9lbzX
Bei VM (und mein Gefährt) haben wir IMHO a) - und wer die Vorspannung braucht ist nicht das Federbein, sondern die Schraube, damit sie sich nicht lockert. Ohne Spannung biegt sie sich bei jedem Lastwechsel (.. Steinchen ..) ein wenig, und dann kommt's irgendwann zum Ermüdungsbruch.
Daher vermute ich, dass die VM-Achse auch fest anzuziehen ist - wird da kein Drehmoment angegeben?

"Biegemoment und Zug an derselben Stelle" > durch den Zug wird das Kippmoment in die Nabe geleitet (anstatt die Achse zu verbiegen) - und da machen mir eben die 2mm Sorgen.
Alternative wäre ein Achsschenkel a la PKW, siehe Link, dann müsste die Nabe anders aussehen, daher der Gedanke "Sturmey Archer HD" (heavy duty - schwere Beanspruchung).
 
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Ich meinte nichts mit der Lagervorspannung, sondern die Befestigung der Achse. Ich hänge mal 'ne Skizze an, einmal mit der Befestigung, wie ich sie an deinem Achsschenkel verstanden habe, und einmal mit der Befestigung im Federbein (bei @trikelike mit dem Vierkantrohr sieht es prinzipiell vermutlich ähnlich aus):

Skizze X-SD - Befestigung.jpg

Wenn Du versuchst, die Achse mit iher Mutter oder Distanzbuchse gegen den Achsschenkel zu spannen (obere Skizze), hast Du einen schlechten Hebel für das vom Rad aufgebrachte Moment, deshalb ist das resultierende Kräftepaar recht groß. Außerdem sehe ich in den bisherigen Bildern keine Mutter hinter der Distanzbuchse an der Bremsscheibe, d.h. der gesamte Achsbolzen steht unter der vollen Zugspannung, vor allem auch der maximal auf Biegung belastete Teil.
In dem VM-Federbeinen wird das Moment durch die Ränder der beiden Löcher aufgenommen (untere Skizze). Die Achse bekommt zwar immer noch die Seitenkraft vom Rad ab), aber das Kräftepaar aus dem Moment wird erstens woanders und zweitens mit besserem Hebel übertragen. Und auf dem kritischen auf Biegung belasteten Stück Achse wirkt nicht noch zusätzlich eine hohe Zugkraft.

Wenn Du die Lager vorspannen willst, bekommst Du auch mit den unterschiedlichen Wärmedehnungen von Nabenhülse, Achsbolzen und Distanzhülse zu tun. Es war glaube ich @Gear7Lover, der an seinem Milan mal daran Temperaturen gemessen und mit der Lagerung experimentiert hat. Mir fallen aber gerade keine geeigneten Suchbegriffe ein, um den Thread dazu herauszukramen.
 

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Ja das ist so. Das Moment muss durch die vorgespannte Distanzhülse. Bei der Steckachse nach Sturmey Archer original. Die einseitig aufgehängte Achse haben sie also nicht gut gelöst.

Bei den traditionellen VMs ist es besser weil es Fixachsen ohne Gewinde sind. Die sind am Federbein eingespannt. Die Radschraube spannt dann nur noch das Rad und dessen Lagerinnenringe mitsamt der Bremsplatte gegen den Distanzring, muss aber nicht mehr die Achse halten. Die Achse kann als ausreichend biegesteif angesehen werden.

Die neuen Steckachsen haben das Problem ein Stück weit wieder. Allerdings sind sie von 12 auf 15mm gewachsen (Bedarf anderer Lager damit das aufgeht.) Die Achsen sind am Federbein in einer Passung so dass dort eine gewisse Einspannung entsteht. Die Praxis zeigt dass es geht.
 
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Ich bin mir nicht sicher, wie das von Sturmey-Archer ursprünglich gedacht war, auf deren Zeichnung sehe ich hinter (d.h. zum Achsschenkel hin) der Bremsplatte eine Mutter. Hohe Zugspannung wäre dann zwischen dieser und einer zweiten Mutter hinter dem Achsträger.
Vor der Mutter, d.h. zur Bremsplatte hin, wo nur die relativ geringe Kraft aus der Lagervorspannung und die Seitenkraft des Rades wirken, dürfte dann die kritische Stelle für die Biegebelastung der Achse sein. Auch nicht gut, weil da Gewinde ist, aber zumindest sind nicht Zug und Biegung zugleich drauf.
 
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Ich hänge mal 'ne Skizze an... In dem VM-Federbeinen wird das Moment durch die Ränder der beiden Löcher aufgenommen (untere Skizze).
Schon richtig, deine Zeichnung.
Nur, wieso ist unten nur Biegung und kein Zug auf der Achse? Was hält die Konstruktion denn zusammen?
Zu den Auflageflächen - beim VM liegen die auch nur den Federbein-Durchmesser auseinander (30mm?), nicht wie beim Fahrrad 100 bzw. 135 mm. Im Gegenzug hat das Federbein-Rohr (Wandstärke? Alu oder Stahl?) ein viel kleineres Flächenmoment als meine Alu-Platte.
Ich meinte nichts mit der Lagervorspannung, sondern die Befestigung der Achse.
Hmm, wie soll bei dieser Konstruktion a) die Spannung auf den Radbolzen von b) der Befestigung der Achse zu unterscheiden sein? - Da gibt es einen Bolzen, der alle Lasten trägt. Oder?
Nebenbei, ich nehme eine M12 Feingewinde Schraube mit Festigkeit 10.9 - bei den von Sturmey Archer angebotenen Bolzen wird ja AFAIK nicht einmal eine Festigkeitsklasse genannt.

Wenn Du die Lager vorspannen willst,
Was meinst du mit "vorspannen" und "wollen"?
Die Schraube muss festgezogen werden, damit die Verbindung mit der Mutter hält.
Klär mich auf.

..bekommst Du auch mit den unterschiedlichen Wärmedehnungen von Nabenhülse, Achsbolzen und Distanzhülse zu tun.
Von welchen Temperaturen reden wir denn?
"Je Grad Celsius .. Temperaturänderung ändert ein einen Kilometer langer Körper seine Länge um den bei α angegebenen Wert in Millimeter."
:rolleyes:

.. auf der Zeichnung sehe ich hinter (d.h. zum Achsschenkel hin) der Bremsplatte eine Mutter.
Der Aufbau ist folgender, von außen nach innen (Achsträger):
- Achsbolzen 12 mm
- SA Bremsnabe
- Distanzhülse mit Auflage-Konus und Stufenring - https://is.gd/eEzTGr
- Bremsankerplatte (mit Belägen und Bremshebel)
- Distanzhülse 20x12 x10 zylindrisch
- Achsträger (-rohr / -platte)
- Unterlegscheibe ggf.
- Mutter M12

Eine zweite Mutter macht da wenig Sinn, IMHO.
 
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Die ganze reihe von teile die auf deinen bolzen stecken sind aus unterschiedliche metale. Beim bremsen wird die nabe warm, bis heiss. Ich wurde da mit mehrere huntert grad schon rechnen. Ich hatte auch schon stahlscheibenbremsen mit verfarbungen ins metal. Dabei dehnt sich die nabenhulse, und damit die aufnahme der lager ein wenig. Deswegen ist mal viel, mal wenig vorspannung auf deinen bolzen. Es kann sein das sich die vorspannung nach mehrere kalt-warm-kalt fasen auf ein so niedriges niveau absinkt das es nicht fest mehr ist. Zwischen zwei mutter bliebe die vorspannung wahrscheinlich ausreichen erhalten.

Schon bei die beidseitige aufnahme von normalen rader wo die belastung an die aufnahmen deutlich geringer ist, wird mit 8 mm alu gearbeitet. 6mm gab es als schmiede stahl oder bei billig rader einfach gequestchte rohre. Auch das hielt.

Ich fand fur ein 12mm grobdrahtigen bolzen einen maximalen last von 53000 N. Kann mir nicht vorstellen das eine 7mm aluplatte das aushalt. Mir fehlt die schulung und die kenntnisse das aus zu rechnen. Ich bin aber ziemlich sicher das es zwecklos ist die eine komponente kraftmassig auf 10,9 hoch zu rusten, ob wohl die normale stahl achsen kaum probleme aufweisen, und dann das zweite teil der konstruction auf ein bruchteil der biegebelastbarkeit von herkommliche konstructionen runter zu schrauben.

Ich hab in uber 25 jahren sehr viele liegerader, velomobile, und trikes gesehen mit 1 seitige achsaufnahme, von hersteller und eigenbauten. Noch nie eins mit eine achsbesfestigung die mir so fragil vorgekommen ist. Die tausch auf vierkantrohr kostet nur ein klein wenig mehr gewicht, und wurde sehr viel extra steifheit bieten.

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Die Nabe wird heiss beim dauernd-bergab-Bremsen, vor allem wenn sie zudem nicht von Fahrtwind umströmt ist, wie im Velomobil.
Bei mir stehen die Räder außerhalb der Verkleidung, von daher günstigere Bedingungen.
Aber klar, das muss man praktisch erproben, und wenn da regelmäßig hohe Temperaturen auftreten, auf Scheibenbremse wechseln.

"Dabei dehnt sich die nabenhulse, und damit die aufnahme der lager ein wenig. Deswegen ist mal viel, mal wenig vorspannung auf deinen bolzen"
Die Außenaufnahme der Lager, richtig; und die ist aus Alu, mit höherem Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl.
Aber die Innenringe der beiden Kugellager, mit dem Bolzen zum Festlager verspannt, sind aus Stahl und bekommen kaum Wärme von der Nabe - also bewegt sich nur der Außen- im Innenring des Lagers; um ein paar Tausendstel, siehe Link oben. Die Spannung auf dem Achsbolzen ändert sich nicht.
Und davon ab - das gleiche Phänomen würde doch bei der VM-Konstruktion genauso auftreten - oder was soll der Unterschied sein?

"last von 53000 N. Kann mir nicht vorstellen das eine 7mm aluplatte das aushalt"
Solche Tonnen-Kräfte treten ja auch nicht annähernd parkatisch auf; der Bolzen ist - auch bei kleinerer Festigkeitsklasse - im Bezug auf die Zugfestigkeit erheblich überdimensioniert, und die 12 mm wurden von Sturmey Archer offenbar wegen des Biegemoment gewählt.
Kann man machen, eleganter wäre eine andere Naben-Konstruktion. Mit einer PKW-ähnlichen Achsaufnahme könnte man auch Gewicht sparen (der M12x100 Bolzen wiegt allein 98 g).

"Die tausch auf vierkantrohr kostet nur ein klein wenig mehr gewicht, und wurde sehr viel extra steifheit bieten."
Welche Wandstärke haben denn Konstruktionen, die deutlich weniger "fragil" sind?
Zum Beispiel das Achsträger-Rohr beim Velomobil?
 
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Die wandstarke von ein velomobil federbein ist auch so 7-8 mm. Kann es nicht so genau messen. Dabei liegen die beide wande aussen-aussen etwa 30 mm auseinander. Deutlich besser fur das kippmoment. Beim velomobile ist es eine hohlachse die einseitig mit schraubensicherung sehr fest mit das federbein verbunden ist. Die andere schraube dreht mann gegen die achse fest. Sogar wenn das rad nicht dran ist, kann mann die schraube fest drehen. Das geht bei deiner losung nicht.

Ich bin auch der meinung das niemals eine last von 5 tonnen auf eine velomobil achse drucken wird. Ein normale schraube wurde reichen, aber trotzdem nimmst du eine starkere. Was bringt das? Wenn mann eine kette macht soll jedes glied der kette eine ahnliche belastung aushälten, es sei denn ein teil wird bewust als sollbruchstelle eingebaut. Ich hab lieber das mir ein querlenker verbiegt, als das mir ein loch im velomobil gerissen wird.

Fast alle velomobil und trike hersteller nutzen eine 12 mm achse oder bolzen, die dann in ein achstrager oder federbein von 25 bis 30 mm breite aufgenomen wird. Die losung ist bewiesen effektiv, moglich zu schwer, aber zuverlassig.

Wenn mann die wandstarke von ein rohr verdoppelt, verdoppelt sich ungefahr die belastbarkeit. Verdoppelt mann denn diameter vom rohr vervierfacht sich die belastbarkeit. Deine 7 mm platte hatt etwa 1/4 der breite von die standart aufnahme breite, und ist daher weit weniger belastbar auf kipp belastung, und genau das ist die grosste vorhandene belastung.

Nimm mal eine 12 mm schraube und steck die 7mm tief im schraubstock fest. Hebel mal was dran rum und sehe wie er sich benimmt. Versuch es dann nochmal, mit die gleiche schraube 30 mm im schraubstock.

Grusse, Jeroen
 
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@BB123: Die Achse sollte als Arm ausgeführt sein, das heißt dass sie auch ohne Rad das Gewicht halten könnte.
Erreichen kann man das durch eine ausreichende Einstecktiefe, wie beim Velomobil, oder, bei einer Platte, wie bei dir, mit einer Mutter auf jeder Seite und hoher Vorspannung dazwischen.
 
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