Hallo zusammen,

zunächst herzlichen Dank für Eure zahlreichen und mitunter sehr ausführlichen Antworten.

Da in manchen Antworten Unklarheiten bzgl. der Ausgangssituation erkennbar wurden: Die Speichen sind gebrochen, nicht die Nippel. Ich glaube nicht, dass Bilder hier viel helfen, aber wg. der mehrfachen Nachfrage habe ich mal zwei angefertigt und dann festgestellt, dass das Anhängen nur mittels URL geht, daher kann ich sie im Moment leider nicht anhängen.

Materialfehler: Halte ich hier in diesem Fall nicht für wahrscheinlich, da zum Einen die Originalspeichen 6 Mm gehalten haben; hier hätten sich Materialfehler mit hoher Wahrscheinlichkeit schon bemerkbar machen können. Beide Fahrräder haben Serialnummern nahe beieinander, d. h. es ist naheliegend, dass die Speichen aus der gleichen Charge kommen, das andere Hinterrad ist wie gesagt komplett unauffällig. Es sind auch die neuen Speichen gebrochen, d. h. ganz andere Charge, anderer Hersteller. Das sind alles starke Hinweise, ausschließen kann man Materialfehler naturgemäß dennoch nicht ganz.

Ich lese aus den Antworten, dass es derzeit nicht eine ganz klare und einfach umsetzbare Lösungsempfehlung mit hoher Wahrscheinlichkeit, damit das Problem zu lösen, gibt.

Als Lösungsvorschläge nehme ich mit:
- Ausrichtung der Nippel verbessern, z. B. mittels Aufbohren und Einbringen von Zusatzelementen
- Angleichung der Speichenspannung innerhalb des erlaubten Spannungsbandes - sofern die Felge das zulässt, ansonsten mind. neue Felge beschaffen.

Da beides (sowie die angefragten Winkelmessungen) für mich auf Basis meines aktuellen Ausrüstungs- und Fähigkeitsstands nur mit hohem Zeitaufwand zu leisten ist und ich mit dem, was das Laufrad im Originalzustand geboten hat, zufrieden bin, gehe ich aktuell davon aus, dass ich mir ein neues fertiges Laufrad bestellen werde, auf das ich Schlauch, Mantel, Bremsscheibe und Zahnkranzpaket montiere. Wenn ich nah am Original bleiben möchte, würde ich auf Material (Alu), Größe (584 mm), Schaltung (10-fach), Achsstandard (12x142mm), Bremssystem (Centerlock) und Freilauf (Shimano HG M) achten, also z. B. eines dieser Produkte kaufen.

Sehr wichtig dabei: Fehlt ein Kriterium oder passen damit alle die o. g. Kriterien erfüllenden Laufräder?

liest sich erstmal ganz schön raffiniert, wird aber durch die Schwächung der Felge nichts bringen. Ganz im Gegenteil: Mit so einem Rad möchte ich nicht fahren. Mach mal ein Bild, das will ich erst gesehen haben.

Logischer wäre es, das Speichenloch in der gedachten Zugrichtung mit einer kleinen Rundfeile leicht anzupassen ohne in der Breite aufzuweiten und mit einem Rundkopf zu entgraten damit sich der Nippel in Zugrichtung ausrichten kann.

Von Sapim gibt es Polyax- Unterlegscheiben

Mir gefällt eigentlich nicht, daß Du unbedingt ein neues Laufrad kaufen möchtest. Mit einiger Wahrscheinlichkeit ist das dann maschinell eingespeicht und darin kann die Ursache weiterer Probleme liegen. Maschinelle Einspeichung und gleichmäßige Speichenspannkraft sind 2 Paar Schuhe, ach was, die Schuhe sind sogar Qudratlatschen.

Die Winkel der Speichenschrägen (Links//Rechts) sind bei Deiner Nabe ca. AlfaLi = 7.9 [Grd] und AlfaRe = 4.57 [Grd].
Aus der Gleichheit des axialen Speichenzugs FL,ax = FR,ax
ergibt sich für die Speichenspannkräfte ein Verhältnis: Mit
FL = FL,ax/sin(AlfaLi)
FR = FR,ax/sin(AlfaRe)
folgt
FR/FL = FR,ax * sin(AlfaLi)/(FL,ax * sin(AlfaRe)) =
= sin(AlfaLi)/sin(AlfaRe) = 0.137445/0.079677 = 1.725
Mit einem gewählten Wert Minimum der rechten Speichenspannkraft (z.B. = 1300 [N]) wird die linke Speichenspannkraft (= 1300/1.725) [N] = 753.6 [N]). Diese Spannkraftwerte werden zur weiteren Beurteilung auf die Spannungs-Werte umgerechnet. Das ist zwar nur eine Teilung durch den Speichen-Querschnitt (Bei 1.6 [mm] Durchmesser ist die Fläche A = Pi * r² = 3.1415 * 0.8 [mm²] = 2.01 [mm²]); das ergibt eine Spannung Sigma = 1300/2.01 [N/mm²) = 646.8 [N/mm²). Diese Spannung ensteht in der Speiche durch die Vorspannkraft, bzgl. des Zug-Druck-Diagramms der Dauerfestigkeit (Smith-Diagramm) heißt diese Spannung dann Mittelspannung. Die zusätzlichen (dynamischen) Anteile durch die Betriebslasten (Gewicht, Antrieb (Bremsen) und Seitenführung) werden dieser permanenten Mittelspannung überlagert. Es gibt Zusatzlast und Entlastung. Dabei darf weder die Fließgrenze oberhalb der Mittelspannung überschritten noch völlige Entlastung unterhalb der Mittelspannung erreicht werden.

Ein Meßuhr-Tensiometer sollte die Spannkraftwerte mit einer Genauigkeit plus/minus 2 % bestimmen können. Bei 1000 [N] Speichenspannkraft sind das 20 [N]. Die Tensiometer mit den Übersetzungs-Skalen (ca. 16:1) sind da (meine Erfahrung) plus/minus 10 % genau. Der Chinamann Ali bietet Meßuhr Tensiometer für ca. 20 € an, die Skalen-Tensiometer für ca. 10 €. In Europa verlangt Parktol gegenwärtig für ein Skalen-Tensiometer Tensiometer(TM-1) ca 110 €. Es gibt offenbar nur diese beiden Tensiometer- Bauweisen. Eine Messung über die Schwingungs-Akustik (Vergleich neu eingebaute (Ersatz-) Speiche mit vorhandener (eingebauter) Speiche ist für eine einzelne Reparatur sehr gut brauchbar, das Spannkraft-Niveau im Absolutwert, wie er für eine Dauerfestigkeit-Rechnung nötig ist, kann damit nicht fest gestellt werden. Für mein vom Ali gekauftes Meßuhr-Tensiometer muß ich mir in diesem Sommer einen sogenannten Tensioner (Kalibriereinrichtung) herstellen. Kranwaage hab schon. 40x40x4 [mm²) Edelstahl-Profil muß ich bestellen und bearbeiten.

Zum TE: Wenn es Dir recht ist, kannst Du mir Dein Problem-Laufrad schicken und ich werde eine Analyse machen, dabei versuchen, die Ursache des Problems fest zu stellen und eine Lösung zu finden. Dabei hole ich alle Interessierten mit ins Boot und stelle eine Dokumentation zeitnah in dieses Forum. Natürlich alles Kosten-frei, so weit nicht etwas gekauft werden muß, das ich nicht besitze.
Da schickst Du mir eine PN mit Deinem Einverständnis und Du bekommst meine Adresse. Und ich werde zeitnah arbeiten (so schnell wie möglich).

Aber Alles Deine Entscheidung. Da ein Moderator schon mal nachgefragt hat: Ja ich bin Diplom-Ingenieur (Leichtbau-Statik und Dynamik) und im Gegensatz zu mir bekannten Studien-Kollegen immer an den Anwendungen in der Praxis interessiert. Die Praxis ist zwar nicht Alles, aber alle Theorie ist ohne Praxis gar Nichts !

MfG EmilEmil

Mit dem Rad bin ich bisher weitere ca. 15 000 [km] gefahren und wegen/mit dieser Modifikation ist nichts passiert. Mit Deinem Auffeilen ist sicher ein möglicher Vorschlag vorhanden, aber in der Praxis wär das nicht ausreichend gewesen, weil wegen des kleinen Felgendurchmessers (406-er) mit der großen Nabe auch der Komponentenwinkel zwischen Normalen der Bohrung und dem erforderlichen Winkel der Speiche in der Radmittelebene (also ohne Berücksichtigung der seitlichen Schräge der Speiche) mehr Größe benötigte als im Lieferzustand der Teile nach Zusammenbau vorhanden war. Dazu Bilder:





MfG EmilEmil

Nach einer Strecke von 6.000 km und etwa 2 m Reifenumfang drehte sich ein Laufrad 3*10^6 mal. Das ist eine hohe Materialbesanpruchung. Besonders die 300 N sind kritisch, ein Laufrad ist ein vorgespanntes Fachwerk. Die Speichen müssen für eine lange Lebensdauer im Betrieb immer unter Zugkraft bleiben. Bei 300 N Vorspannkraft ist es wahrscheinlich dasss die Speiche im Betrieb entlastet wird, das beansprucht das Material stark und die Speiche bricht nach einer gewissen Strecke. Auch die Nachbarspeichen werden stärker beanprucht und dabei vorgeschädigt und in der Lebensdauer reduziert. Wenn eine gebrochene Speiche ersetzt wird, gibt es vorgeschädigte Speichen im System, die danach bald brechen werden.

Die minimale Vorspannkraft ist das Hauptproblem. Höre auf die Speichen im Betrieb, es darf nicht klingeln. Sprechende Speichen im Betrieb kündigen den Bruch an.

Baue das alte Laufrad neu auf, achte auf gleichmägige Vorspannkraft auf der Antriebsseite. Und eine andere Vorspannkraft auf der Bremsenseite, auch hier einge gleichmäßige Vorspannkraft. Bei Scheibenbremse kannst du die gleichmäßige Vorspannkraft auf Kosten des Seitenschlags priorisieren. Auch kann die Laufradmittigkeit leicht verschoben werden, um den Unterschied Antriebsseite und Bremsenseite etwas zu reduzieren.

Falls du ein neues Laufrad kaufst, prüfe die Vorspannkraft auf der Antriebsseite und auf der Bremsenseite vor dem ersten Einsatz. Vergleichmäßige die Kräfte, achte besonders auf die kleinste Kraft. Höre im ersten Einsatz auf das Laufrad, wähle dazu eine ruhige Strecke aus. Ich nutze hier einen Bahndammradweg bergauf, habe einen Speichenschlüssel griffbereit, und spanne bei Bedarf at hoc nach.

Ich hatte bei meinem Reiserad die ersten vier Jahre extrem viele Speichenbrüche beim Hinterrad.

Die Lösung war, einen sehr guten Fahrradhändler zu finden, der mir das Hinterrad mit neuer Felge und neuen Speichen neu eingespeicht hat. Es gibt viele, die das sehr mittelmäßig machen und dann hat man dauernd Ärger, wenn man Pech hat. Die Felge und die Speichen sind dann schon beschädigt, auch wenn sie noch normal aussehen. In den vier Jahren sind viele mittelmäßige Fahrradwerkstätten mit dem Hinterrad beschäftigt gewesen, z.T. die, die man unterwegs halt findet. Und auch ziemlich gute, aber nicht gut genug. Es ist sehr nervig, wenn man auf einer Radtour im Durchschnitt 1x pro Tag eine Speiche wechseln muss.

Generell hilft IMHO immer noch, etwas mehr Speichen zu haben. Beim Tandem mit 40 Speichen pro Rad hatte ich noch nie Probleme.

Hier noch mein Senf dazu, Thema Speichenbrüche

Bei unseren ersten Reiserädern (622er, 36 Speichen/Rad, s. dazu in unserer Homepage unter "Ausrüstung") waren wir auch vor lauter Speichenbrüchen fast verrückt geworden. Wir kauften dann neue Hinterräder - die waren aber kaum besser. Das hatte aber ein sofortiges und abruptes Ende, als ich die Laufräder in einem ordentlichen Fahrradladen 4-fach gekreuzt einspeichen ließ - ab hier nicht mehr ein einziger Speichenbruch Apropos: Selbst einspeichen konnte ich damals noch nicht. Und zugegebenermaßen: 4-fach gekreuzt kann ich bis heute nicht...

Seit wir (aus Überzeugung) nur noch 559er fahren (36 oder 32 Speichen) ist das Thema Speichenbrüche gleichfalls passé, weil diese kleineren Laufräder von Haus aus wesentlich stabiler und belastungsfähiger sind (jetzt werden wieder ein paar die Augen verdrehen und aufstöhnen ). Die einzigen Speichenbrüche, die wir seither noch hatten, waren auf einen Transportschaden zurückzuführen, einmal auf eine Kette, die sich zwischen Kassette und Speichen verklemmte - und einmal auf minderwertige Qualität (das war damals Fabrikat Alpina) - das schreibe ich hier mit Absicht rein, denn ich habe mich über die unnötige Mehrarbeit seinerzeit furchtbar geärgert. Diese Speichen, obwohl aus Edelstahl, brachen uns nach einem Jahr Teneriffa an den unterschiedlichsten Stellen, nicht nur an der Biegung und auch nicht nur auf der Kranzseite, zudem auch am Vorderrad - wohl weil sie die salzhaltige Luft dort nicht vertrugen. An den Bruchstellen war jeweils so etwas wie eine Blase oder ein Einschluss zu erkennen Seit ich die Laufräder neu aufgebaut habe mit Speichen von DT Swiss ist auch hier Ruhe.

Mein Fazit also: Kleinere Laufradgrößen, ordentlich und mit qualitativ hochwertigen Speichen eingespeicht. Das mache ich seit Jahren selber - wobei ich sicher nicht der ultimative Einspeich-Guru bin Ein kleines bisschen unrund sind meine Laufräder schon, im Rahmen von einem halben bis einem Millimeter. Hat aber auf das Fahrverhalten keinen Einfluss - und stabil sind meine Bauwerke sicherlich

Gruß Thomas
www.bikeamerica.de

Bei ihm bricht die Speiche am Nippel. Wenn der Winkel/ das Abknicken das Problem ist, wird das Problem mit 4x Kreuzung verstärkt.

Ich wundere mich aber, bei mir ist eine 3x Kreuzung bei 27,5 Zoll völlig unproblematisch. Und der TE hat nur eine Shimano Nabe mit kleinem Flanschdurchmesser und keine große Getriebenabenabe.

Sehr gut. Ich stimme dem zu. Gebe aber zum Thema "kleinere Laufradgrößen" meinen Senf dazu: 622-er, 584-er, 559-er Felgen sind nicht klein, sondern im Prinzip "normale" Größen, auch 540-er Felgen können nach meiner Erfahrung zu den normalen Größen gezählt werden. Mit den heute bei dem Reifen-Maß 24 Zoll üblichen 507-er Felgen habe ich keine Eerfahrung. Die 20"-Felgen und kleiner, also 451-er, 406-er, 305-er muß man bzgl. der Einspeichung als "klein" bezeichnen und auch besonders behandeln. Die bei den Falträdern Brompton und Birdy verwendeten Felgengrößen (Zwischen 406-er und 305-er) sollte man gar nicht verwenden (Da wird ein Nischenmarkt ("Faltrad") noch weiter vernischt, da bleibt dann "nüscht" mehr übrig (Berlin: nüscht = nichts).

MfG EmilEmil

Ganz wertvoller Hinweis!
Dann sei aber auch so gut und verrate, was man am Brompton bzw. Birdy stattdessen verwenden sollte.

Wenn ich mich richtig erinnere, hat 4-fach Kreuzung bei 36 Speichen und 622-er Felgen das Problem, daß die Speiche das nächste Speichenloch überdeckt, was beim Auswechseln einer einzelnen Speiche unangenehm ist.

Ich bin auch überrascht, daß der TE bei seiner Konfiguration Probleme hat. Da hast Du recht, daß das eigentlich sehr untypisch ist.

Ohne daß wir hier wenigstens etwas an Bildern haben, stochert man ja blind im Nebel. Ich will nun dem TE keinen Vorwurf machen, "das" mit den Bildern hat er schon versucht, und dafür erstmal mein Beifall.

Niemand kommt auf die Welt und weiß, wie man mit "Computern" umspringen muß. Ich kann mich noch gut erinnern, wie ein Kommilitone sich vor mehr als 50 Jahren als der totale Versteher aufgeplustert hat, weil er wußte, daß der Einschalter sich an der Rückseite der Eingabe-Konsole befindet. Da stand der eigentliche Computer aber auch in einem Turnhallen-großen Raum. Ein heutiger Computer (PC, Notebook) hat deutlich mehr Leistung und ist wesentlich kleiner. Es scheint, daß er die Turnhalle zur Ertüchtigung genutzt hat.

MfG EmilEmil

Sorry, das mit den 27,5" (584) hatte ich überlesen 584er würde ich auch nicht 4-fach gekreuzt einspeichen. Die 26er u.ä. sind bei mir auch mit 3-fach Kreuzung unproblematisch...

Gruß Thomas
www.bikeamerica.de

Wie einige andere hier gehe ich auch davon aus, dass bei Dir die übliche Ursache für Speichenbrüche am Übergang zum Nippel der dauernd unter Spannung stehende Bogen sein könnte, der entsteht, wenn die Speiche nicht geradeaus bis durch den Nippel gezogen werden kann.
Die Nippelausrichtung zu verbessern ist nur eine Möglichkeit.
Eine andere ist, aus dem unter Spannung stehenden Bogen einen Knick in der Speiche zu machen, ohne Spannung. Dazu würde ich sich kreuzende Speichen in der Nähe der Felge herzhaft zusammendrücken. Die Speiche verformt sich dann einmal dauerhaft und nicht mehr (oder zumindest weniger) wechselnd bei jeder Radumdrehung.
Das ist jedenfalls eine gängige Methode, wenn man dem Buch "das Fahrrad-Rad" von Jobst Brandt glauben schenken darf.

das mit dem Knick in der Speiche halte ich für gewagt. Wenn die Speiche plastisch verformt wird, ändern sich die Festigkeit und das Gefüge, dadurch könnte der Knick dann zur Sollbruchstelle werden.

Aber ich bin nur staunender Laie.

Bzgl. der Festigkeit eines Gewindes hat man für Berechnungen einen Spannungsquerschnitt definiert (Die "Gewindenut" läuft spiralig um den Gewindekern und vergrößert diesen bei einem Schnitt). Für Spitzgewinde kann man mit dem Mittelwert von Kerndurchmesser und Flankendurchmesser rechnen. Mit Pi x Mittelwert²/4 hat man die Querschnittsfläche. Häufig wird diese bei der Gewinde-Spezifikation auch (inzwischen ?) explizit angegeben.

Es nutzt aber nichts, wenn ich dem Speichen-Gewinde beim Zusammenbau von Hand eine Krümmung an der Stelle beim Auslauf aus dem Nippel-Gewinde erteile oder diese Krümmung sich durch die Zusammenbau-Geometrie selbst einstellen lasse: Die durch Betriebslasten plus Vorspannkraft (Mittelspannung im Smith-Diagramm !) enstehenden Lastkollektive führen wegen der an dieser Stelle wirksamen Kerbwirkung (Die geschnittenen Gewinde sind wegen der Verminderung der Kerbwirkung durch gerollte Gewinde ersetzt worden !) und der Biegebelastung in dem Krümmungsbogen zum Dauerbruch. Allein wirkende Zugspannungen können im Querschnitt besser ertragen werden als Biegespannungen (bzgl. der Dauerfestigkleit).

Über die Grenze des ertragbaren "Knickwinkels" kann man sich bestimmt viele und gute Gedanken machen. Tatsache ist, daß solche Winkel bei umeinander geflochtenen ("gekreuzten") Speichen entstehen und ohne Weiteres ertragen werden.

Diese sind aber mit Sicherheit kleiner als die 7.5 [Grd] (Vorher 15 [Grd]), die ich bei meinem Speichenbruch-Problem (406-er Faltrad in 2010/2011) nach dem Aufbohren der Speichenlöcher hatte. Die Speichenspannkraft habe ich allerdings in diesem Zusammenhang "Egalisiert". Das hintere Laufrad hat seitdem ca. 15 000 [km] ohne weiteren Befund gelaufen. Und Angst damit zu fahren, hatte und habe ich nicht. Grundsätzlich gilt: Zu Tode gefürchtet, ist auch gestorben !

Wenn man ein konkretes, zur Lösung anstehendes Problem hat, sollte man nicht erst Zeit verbrauchen, um eine angemessene theoretische Lösung zu erstellen. Bei einer gefundenen, in der Praxis erprobten Lösung passiert dann häufig, daß man die eigentlich notwendige theoretische Aufarbeitung der Problem-Lösung in die hinterste Schublade des "geistigen" Regals verpackt und vergißt. Packen wir es an, dann schaffen wir es (vielleicht ?).

MfG EmilEmil

Ich weiß jetzt nicht genau, weshalb Du auf meinen Beitrag geantwortet hast, möglichweise, weil bei Dir auch am Rande zum Knicken von Speichen etwas ausgeführt ist.

Gleichwohl:
Nach meiner Kenntnis erweitert sich der Durchmesser eines Zylinders als Kernduchmesser infolge Aufbringen eines Gewindes nicht.
Das Gwinde im Außenmaß ist nachher lediglich größer als der ursprüngliche Zylinderdurchmesser, der kerndurchmesser des Gwindes kleiner.

Die Querschnittsfläche berechnet sich bei mir als D*Pi oder auch 2r*Pi

Dass bei der Festigkeitsberechnung von einem Mittelwert aus Gewindedurchmesser und Kerndurchmesser ausgegangen wird, ist mir neu. Der Gewindegang trägt nichts.

Wegen der Kerbwirkung des Gewindes rechnet man wegen der dadurch eintretenden Schwächung eher vom Kerndurchmesser noch etwas ab.


Zum Knicken: Hier dürfte ein Missverständnis entweder bei mir hinsichtlich der Ausführungen zum empfohlenen Knicken der Speiche vor dem Nippel vorliegen, oder eben bei Dir.

Oben wurde nach meinem Verständnis beschrieben, dass die Speichen vor den Eintritt in den Nippel zu knicken seien, so dass eine dauerhafte plastische Verformung entsteht.

Deine Ausführungen gehen eher von einem leichten Biegen durch die Umschlingung der Speichen beim Einspeichen aus. Das sind elastische Verformungen, bei denen die Speichen durch die Vorspannkraft ohnehin wieder annähernd gerade gezogen werden.

Dein Schlussatz hat aber was. Ich speiche schon seit einigen Jahren sehr dauerhafte Laufräder ein. Dazu habe ich mich in der Literatur überschlägig informiert und die Sache dann einfach angepackt, ohne es zu theoretisieren. Das ist eben der Unterschied zwischen Praxis und Theorie:

In der Theorie weiß man, wie es geht (gehen sollte) und es funktioniert nicht. In der Praxis funktioniert es und keiner weiß (genau) weshalb.

[zitat=Fichtenmoped


....

Die Querschnittsfläche berechnet sich bei mir als D*Pi oder auch 2r*Pi

...

[/zitat]

ist ja quatsch. richtig r² * pi

Mit dem letzten Satz hast Du Dich wunderschön geoutet. Da kann sich jeder Leser sein eigenes Urteil bilden.

Ich trink jetzt mal ein Glas Schampus auf Dein Wohl. Der Russe sagt: Es gibt keine Dummheit auf der Welt, höchstens zu wenig Schampus. Sa Sdarowije !

EmilEmil

Herzlichen Dank Dir für Dein Angebot! Wir können das gern so machen; ich würde mind. eine Speiche und einen Polyax-Nippel beilegen für die gebrochene Speiche. Bevor Du Ausgaben für Teile tätigst, sag gern Bescheid, vllt. habe ich die benötigten Teile bereits rumliegen. Bin sehr gespannt auf die ersten Ergebnisse Deiner Analyse!

Eine PN habe ich Dir auch bereits geschickt.

Ich zitiere mal aus Deinem (@bodu) Beitrag:
"Bei 300 N Vorspannkraft ist es wahrscheinlich dass die Speiche im Betrieb entlastet wird, das beansprucht das Material stark und die Speiche bricht nach einer gewissen Strecke"

Wer das aufmerksam liest, sollte eigentlich sofort einen Widerspruch bemerken: Da wird die Speiche entlastet, was zu einer starken Belastung des Materials führt ! Das schreit nach einer Erklärung !

Eine unbelastete Speiche bricht normalerweise nicht. Sonst könnte man Speichen nicht unbelastet im Regal lagern ! Trotzdem steckt in dieser Aussage des "Pudels Kern". Schon der von mir geschätzte Autor H.C. Smolik hat ja die Belastung der Speichen eines 32 Speichen Laufrades ("4 Speichen entlastet, 28 Speichen belastet") ganz gut beschrieben. Bei Berücksichtigung der Raddrehung erfährt der belastete Bereich der Speichen bei Erreichen des Entlastungs-Bereichs der Felge eine Entlastung, um dann wieder auf relativ kurzer Drehung die "volle" Belastung (Mittelspannkraft plus Anteile dynamischer Belastung) zu bekommen. Dieser Schockimpuls (den gibt es nur an der Wieder-Belastungsseite) geht nach meiner Ansicht mit (etwa ?) dem doppeltem Lastvielfachen einher. Dieses Lastvielfache ist den meisten Menschen z.B. vom Beladen eines Automobils (Kofferraum, Kombi-Laderaum...) aus dem vergrößerten Einsinken in die Federung des Automobils bekannt.

Mittels der Technischen Mechanik kann dieses Lastvielfache berechnet werden. Eine Masse an einer Feder, deren Masse zunächst durch einen Faden gehalten wird (Randbedingungen beim Start: Federweg = 0 ; Geschwindigkeit = 0) erfährt nach dem Kappen des Fadens zunächst den doppelten Federweg, bis sich nach einieger Zeit der statische Federweg einstellt. Nur eine dem System innewohnende Dämpfung steuert dabei die Zeit bis zum Erreichen des statischen Federwegs.

Bei anderen Randbedingungen können größere Lastvielfache auftreten. Der Vorgang bei einem Speichenrad mit Vorspannkraft läuft ähnlich ab. Bei ganz ungünstigen Bedingungen (Resonanzfall !) kann sich das System Aufschaukeln und der Bruch einer Speiche sehr schnell eintreten ! Das zum Verständnis der Problematik "Völlige Entlastung einer Speiche". Damit ist auch der Fall einer gebrochenen Speiche erklärbar. Denn rein von den Zusatzlasten der belasteten Speichen (Ob nun 28 oder 27 Speichen die Entlastung bei 4 Speichen übernehmen, ist selbst unter Annahme einer Cosinus-Verteilung der Gewichtsbelastung der Speichen (Höchstwert mit Faktor 2 der gleichmäßigen Verteilung) ein Ausfall einer Speiche höchst unwahrscheinlich.

Mit freundlichem Gruß
EmilEmil

Das Laufrad ist seit ein paar Tagen bei mir und ich gebe mal einen Zwischen-Bericht:
Ich schließe einen zu großen Knickwinkel zwischen der Bohrungsachse der Nippel-Löcher und dem Großteil der Speichen-Achse aus. Denn ich habe ja ein Laufrad (559-er Felge statt 584-er Felge wie beim TE) gebaut, daß bisher 9000 [km] ohne Befund absolviert hat. Der vorhandene kleine Knickwinkel wird bei dem 584-er Laufrad vs zum 559-er etwas zum "Besseren" beinflußt.
Allerdings waren bei meinem Laufrad 2.34-1.8-2.3 Speichen verbaut.

Bild 1: 584-er Laufrad des TE auf dem Zentrierständer, der hier zum (bequemen) Messen der Spannkraft verwendet wird.


Bild 2 559-er Laufrad des Autors. Das Laufrad wurde Zentriert,Egalisiert und Wieder-Zentriert. Hier wurde mit plus/minus 100 [N] Toleranz gerechnet. Es ist wahrscheinlich möglich da noch genauer zu werden. Mir schweben da plus/minus 25 [N] vor. Mal sehen, was ich schaffe...


Die Analyse konzentriert sich nun auf den gebrochenen Bereich. I.e. der Gewinde-Einlauf vor dem Nippel. Diesen Bereich sieht man am fertigen Laufrad nicht, weil er vom Teil des Nippels ohne Gewinde (Nippelhemd) verdeckt wird.

Die ersten Überlegungen (Berechnung des Spannungs-Querschnitts: Durchmesser Dsp = 1/2 x (Kerndurchmesser plus Flankendurchmesser) ) lassen vermuten, daß es da auf die vorhandenen Toleranzen ankommt. Diese sind für mich aber nicht meßbar (Der Meßschieber ist zu "dick", um in die Gewindegänge ein zu tauchen). Schon die Werte für die Berechnung des Spannungs-Querschnitts habe ich dem Buch "Rauch/Winkler Fahrrad Technik 1980, Bielefelder Verlagsanstalt" entnommen.

Klar ist, daß eine Neu-Einspeichung der linken Laufrad-Seite mit 2.34-1.8-2.3 (= FG 2.3-) Speichen mit einiger Wahrscheinlichkeit das Problem lösen würde (Speichen mmit dem 1.8 [mm] Mittelteil habe ich bei meinem 559-er laufrad verwendet): Da ich aber nicht gern intakte Fahrrad-Teile in die Tonne kloppe, habe ich mich nach Rücksprache mit dem TE entschlossen, eine Reparatur des Laufrades mit den vorhandenen Teilen (Einschließlich einigen neuen Speichen) zu versuchen. Der Mittelwert der Spannkraft der Speichen (ohne die Speichen-Nr. 11,15,16 direkt neben der kaputten Speiche Nr. 13) ist 636 [N]). Das kann ruhig 750 [N] werden. Mit dem Sinus-Wert der Speichenschrägen (Winkel Li = 7.9 [Grd]; Winkel Re = 4.57[Grd] wäre der Sollwert für die Vorspannkraft Rechts = 750 [N] x 1.725 = 1294 [N]. Das hatte ich in etwa schon im Beitrag #1550925 vom 25.05.24 ins Auge gefaßt, ohne von den wirklichen Werten etwas zu wissen.

Das Antriebs-Moment M(Antrieb) macht am ersten (rechten) Flasch eine Verzweigung durch ; i.e. eine prozentuale Aufteilung auf die Flansche. Klar ist, daß durch den dazwischen liegenden Nabenteil (im Wesentlichen eine Zylinder-Hülse) der rechte Flansch mehr von dem Antriebs-Moment übernimmt als der linke Flansch (Nur bei einer unedlich steifen Naben-Hülse wäre die Aufteilung 50 % :50 %). Der linke Flansch läuft dem rechten Flansch um den Winkel-Weg der Nabenhülse nach, was eine geringere Belastung der linken Speichenseite bedingt. Inwieweit der unterschiedliche Speichenschrägen-Winkel die Spannkraft-Werte der Speichen verändern, muß ich mir auch noch überlegen. Aber eins nach dem anderen. Bis in 14 Tagen möchte ich da eine Antwort geben können. Auch die Reparatur mit der einigermaßen korrekten Speichen-Spannkraft soll dann beendet sein. Wenn es nur auf unterschiedliche Toleranzen im Bereich des Gewinde-Einlaufs in die Nippel ankommt, könnte das die Erklärung sein, daß man einmel den Bruch hat, beim anderen Laufrad aber Nichts kaputt geht. TE wird dann berichten, was die Praxis sagt. Meine Prognose: Kann gut gehen, muß aber nicht.

MfG EmilEmil

Habe gestern abend mal eine Speiche auf der linken Seite losgemacht: Nämlich die Nr. 31 (Praktisch Gegenüber der gebrochenen Speiche Nr. 13) und deren Gewinde-Durchmesser gemessen (Dsp = 2.33). Auch die beigefügten neuen Speichen sind gemessen worden 2.23 bzw 2.28. D. h., daß die Seichen eigentlich alle das Gewinde 2.3 haben müßten.

Wenn zu große Winkel zur Nippel-Normalen ausscheiden (Bei mir laufen die Speichen (3D 2.3-1.8-2.34)) an den 406-er Laufrädern jetzt ca. 15 000 [km] mit Winkel 7.5 [Grd] ohne Befund) und auch der Spannungsquerschnitt im Gewinde-Einlauf (verborgen unter dem Nippelhemd) eigentlich ausreichend sein sollte (2.3-er Gewinde), kann es eigentlich nur an einer zu niedrigen Speichenspannkraft (Mittelspannung) liegen. Das kann man aber korrigieren. Die einzige Unbekannte bleibt dann aber die bisherig erlittene Vorschädigung (?). Da haben der TE und ich beschlossen, ins Risiko gehen. Denn beide sind wir der Ansicht, daß es schade wäre, intakte Fahrrad-Teile in die Tonne zu kloppen.

Wenn etwas höhere Spannkraft und mehr Gleichmäßigkeit das Problem der linken Speichenseite nicht erschlagen sollten, kann dann die ganze linke Seite mit 1.8-er statt 2.0-er im Mittelteil der Speichen bestückt werden.

Mit freundlichen Grüßen
EmilEmil

Helfen würde auch eine asymmetrische Felge, die würde eine gleichmäßigere Speichenspannung links-rechts ergeben. Muss man abwägen, ob das Behalten der Teile ein höheres Speichenbruchrisiko wert ist.

Roland

Das ist sicher ein Hinweis, den Laufradbauer kennen sollten. Aber es gibt genügend Laufräder, die eine unterschiedliche Speichenschräge (Winkel Links weniger steil als Rechts !) haben und ohne Probleme laufen. Der TE hat selber bei etwa Bau-gleichen Rädern mit dem einen keine Probleme, bei dem hier behandelten (anderen) jedoch schon. Die Unterschiede können dabei eigentlich nur in Toleranzen des Gewinde-"Einlaufs" in das Nippelgewinde oder im Laufrad-Aufbau (Speichenspannkraft ?) liegen.

Eine assymmetrische Felge wäre nicht nur an sich teurer, sie müßte auch zusätzlich gekauft werden. Da könnten dann auch noch Speichen mit anderen Längen nötig sein. Das kommt aber nicht in Frage, bevor nicht andere Verbesserungs-Möglichkeiten ausgeschöpft sind.

MfG EmilEmil

Hallo zusammen,

da es hier noch nicht angesprochen wurde und vielleicht auch hier die Ursache für das beschriebene Problem sein kann, wenn die Speichen Streusalz ausgesetzt waren.
In der Fahrrad Zukunft Ausgabe 33 (12/2021) findet sich ein Artikel zu Spannungsrisskorrision u.a. durch Streusalz. Habe vor einigen Wochen die Spike-Reifen von meinem Winterklapprad Dahon Mu Uno entfernt (nur gefahren bei Glätte, ansonsten hing es an der Garagenwand). Eine Speiche des des 3 Jahre alten Hinterrades war gebrochen (Edelstahlspeichen, keine sichtbare Korrision, Bruch erst nach Zusammmenbau bemerkt). Gebrochen da, wo der Speichenreflektor eingeklemmt war. Nach dem Ausbau sind mir durch einfaches, leichtes Drücken mit dem Finger aller Speichen nacheinander 5 weitere Speichen gebrochen. Die Speichen sahen noch nagelneu aus. Nur auf der Nabe war Korrison durch Salzreste erkennbar.

Habe das Hinterrad nun durch ein neues ersetzt.

Gruß
Reimund

Ja, das hat gewaltige Auswirkungen, was oft unterschätzt wird. Vor allem dünne Speichen sind davon betroffen, trotz Edelstahl. Ich fahr im Winter nicht mehr unter 2 mm.

Bzgl. Korrosion: Vielen Dank ! Wichtige Hinweise ! Vor allem da ich damit wenig am Hut (an den Speichen habe), weil ich im Winter (Höchst-Temperatur < 10 [Grd C]) keine längeren Touren fahre und darüber hinaus die Einkäufe mit einem zum Shoppingrad umgemodelten Trekkingrad erledige. Bei diesem 22 Jahre alten Rad habe ich wegen Korrosion der Ösen (leicht angerostet) im letzten Winter die Felgen ausgetauscht. Hier im Weserbergland sind die Winter dazu relativ mild und mit Schnnee und Eis ist nur an wenigen Tagen zu rechnen. Als Ruheständler muß ich an solchen Tagen nicht unbedingt einkaufen. Nun bin ich der letzte, der kategorisch sagt, was ich nicht selbst erlebt habe, gibt es nicht.

Im Hinblick auf das im Fokus stehende Laufrad kann ich Korrosion mit einiger Sicherheit ausschließen. Das Laufrad ist soweit repariert, zum ersten mal zentriert (Wenn es nicht die Vorgeschichte gäbe, würde ich schon sagen "gut isses") und ich bin gerade dabei, die vorgesehenen Spannkräfte in einer weiteren Schleife noch besser zu egalisieren und danach nochmal zu zentrieren. Hier wird der vor einiger Zeit gekaufte, aber nicht mit Umrechnungstabellen für verschiedene Speichen-Typen (Millimeter (Hunderstel) in Newton) gelieferte Tensiometer der Fa. Ztto (gekauft beim Chinamann ALI, ca. 20 €) zum Einsatz kommen. Für einen relativen Abgleich kann ich mit den angezeigten Millimetern arbeiten, ein Wert in [N], abgelesen auf dem Parktool TM-1, dient als Ankerpunkt.

MfG EmilEmil