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Speiche

Einleitung

Einen nicht zu unterschätzenden Anteil an einem guten Laufrad tragen die Speichen. Je mehr Gewicht auf dem Rad lastet, desto mehr müssen die Speichen arbeiten. Diese müssen hohe Zugkräfte vertragen damit sie sich nicht längen oder gar reissen. Speichen werden fast ausschließlich auf Zug belastet (Ausnahme Carbonspeichen) und nur minimal auf Druck beim einfedern am Straßenbelag. Dadurch läuft das Rad nie 100% rund. Diesen Zugkräften kommt man nur bei, in dem man den Querschnitt großzügig dimensioniert.

Eigenschaften der Speiche und ihre Belastungen

Belastungen im Betrieb

Der höhere Querschnitt, welcher höhere Zugkräfte ermöglicht, hat aber nun wieder negative Einflüsse auf die Haltbarkeit. Je dicker die Speiche desto kürzer ihre Lebensdauer die durch die ständigen Lastwechsel ohnehin in ihrer Elastizität und zusammenhalt des Metallgefüges begrenzt wird. Man kann sich aber auch vorstellen wie sich Aluminium hier verhält, daß auf ständige Verformung mit Bruch reagiert. Elastisch muss das Rad sein, weil man die Speichen nicht so fest anziehen kann das sich nichts längt im Betrieb, laienhaft gesagt. Und selbst wenn man die Speichen derart fest anziehen könnte, würde der Komfort völlig verloren gehen. Wäre es nicht elastisch würde es sich einfach plastisch verformen, weil die Energie nicht aufgenommen werden kann. Ein Laufrad läuft deswegen nie 100% rund und steifere Laufräder rollen einfach besser. Und dickere Speichen müssen deswegen nicht unbedingt ein haltbareres Laufrad ergeben, aber ein etwas steiferes. Man muss die Dimensionierung dem Einsatzweck anpassen.

Wenn eine Felge unter Belastung ist, wird der untere Bereich etwas gestaucht. Je stabiler die Felge, desto weniger. Dadurch werden die unteren Speichen wieder entlastet, diese ziehen sich wieder auf einen Teil in Richtung ihrer ursprünglich kürzeren Länge zurück und entspannen sich dabei. Sapim schreibt hierzu das sich eine Speiche in der Praxis, in der Regel nie vollständig entlastet. Eine Speiche verhält sich wie eine Feder die unter Belastung (Vorspannung) auseinander gezogen wird, aber entspannt wieder in ihre Ausgangslage zurückehrt. Da dickere Speichen in der Regel unter höherer Vorspannung ausgesetzt sind und sich bei der Einspeichung nur geringfügig längen, ist hier der Grad der Entlastung besonders groß, weil der Entspannungsgrad bei dünnen Speichen kleiner ist. Ein fiktives Beispiel: Die Stauchung im Felgenbereich beträgt z.b. 0.25mm. Eine Speiche mit 2mm Mittelteil wird bei der Vorspannung 0.5mm gedehnt und eine mit 1.5mm Mittelteil um 1.0mm. Die Entlastung der 2mm Speiche beträgt beim Weg von 0.25mm also 50% und dem der 1.5mm nur noch 25%. Die Vorspannung der dicken Speiche nimmt hier wesentlich stärker ab und sie hat lateralen Lasten nur noch wenig entgegen zu setzen. Das ist der Grund warum dicke Speichen weniger lang halten. Wenn sich Speichen fast vollständig entlasten, könnte es im schlimmsten Fall sogar zum kollabieren des Laufrades führen.

Bruchgefahr am Speichenbogen

Vor allem am Speichenbogen, an der Innenseite, liegt die höchste Belastung und Bruchgefahr weil das Material schon bei der Herstellung durch die Biegung im kalten Zustand geschwächt wurde. Der Speichenbogen macht sich normalerweise erst bei gesetztem Alter bemerkbar. Wenn man den Innenbogen bei der Herstellung poliert, erreicht man etwas bessere Haltbarkeit, weil keine Kerben einen Bruch begünstigen.

spokebreak

Typischer Bruch am Bogen, hier nach 6000km

Belastungen am Speichenende

Das Ende mit dem Gewinde muss an der Verschraubung dick genug um die Zugkräfte aufnehmen zu können. Wie Sapim mit der neuen D-Light Speiche zeigt, reicht es wirklich aus, die Enden sehr kurz zu machen. Dadurch lässt sich Gewicht sparen. Viele Felgen haben die Nippellöcher etwas nach aussen orientiert um den Anlenkwinkel zwischen Nippel und Speiche etwas zu optimieren. Die Speiche wird dadurch im Teil nach dem Gewinde weniger gebogen. Je kürzer die Speiche ist und je stärker diese Abwinkelung, desto schlechter ist das für die Haltbarkeit, der Speiche. Auch durch das Gewinde selbst, wird das Material etwas geschwächt.

Elastischer Mittelteil

Weil also Bogen und Gewinde hoch belastet sind, legt man die Priorität der elastischen Verformung auf den Mittelteil. Um dies zu erreichen, gibt es sog. DD (D)oppel(D)ickend-Speichen die an den Enden verstärkt sind d.h. eigentlich ist im Mittelteil weniger Material vorhanden, weil das Material bei der Herstellung gestreckt wird und der Mittelteil verjüngt wird. Es gibt auch einfach verjüngte Speichen die nur am Gewinde dünner sind. 3fach (3D) Speichen haben 3 unterschiedliche Maße an Bogen/Kopf, Mitte und Gewindeteil.

Schwingungen

Ein anderer Aspekt sind Schwingungen. Durch die ständigen Lastwechsel in der die Speichen in die Länge gezogen werden und wieder zusammenstauchen, neigen die Speichen zum aufschwingen, was den Verschleiß zusätzlich erhöht. Je niedriger die Speichenspannung, desto eher neigt die Speiche zum schwingen. Wenn die Speiche im Bereich der Eigenfrequenz, der Resonanzfrequenz schwingt, wird es besonders kritisch da diese die Speichen am stärksten schwingen lässt. Je höher die Speiche gespannt ist, desto weiter ist die Grundspannung von der Schwingungsfrequenz entfernt, mit der die Speichen im Fahrbetrieb angeregt werden. Dieser Effekt wird auch durch binden und Unterkreuzung der Speichen reduziert.

Material

Edelstahl

Hier haben sich Edelstahlspeichen von DT und Sapim jahrelang bestens bewährt. Man sagt Sapim eine höhere Qualität nach, ich habe selbst jedoch noch keine großen Unterschiede ausser der stärkeren Längung von DT Revolution Speichen feststellen können bis jetzt.

Beim Material der Speichen ist Niro Edelstahl am gebräuchlichsten, was den besten Kompromiss aus Kosten und Nutzen bietet. Besonders die gute Flexibilität ist hier hervorzuheben, jedoch von der Zugfestigkeit entsprechend dimensioniert werden müssen. Die bekanntesten Hersteller sind DT, Sapim und ACI (Alpina).

Sapim verwendet beim Edelstahl Inox X3 CrNiN 18/8 (18% Chromium und 8% Nickel, Norm AISI 302, Quelle Sapim) und DT eine eigene Legierung X12 18/10 (Quelle Schraner). Sapim Leader gibt es gemischt in 18/8, 18/2 und 18/0. Bei ACI Alpina wird z.b. bei den Vuelta Superlite Laufrädern, die C40 Carbon Stahl Speiche verwendet. Der Carbon Anteil ist hier jedoch nur sehr gering. Generell kann man sagen das Sapim früher in den elastischen Bereich übergeht, aber dieser länger ist und die Speiche erst später reisst als bei DT.

Stahl

Einfachere und billigere Speichen bestehen aus verzinktem Stahldraht und sind obendrein noch rostgefährdet.

Auch interessant was ich über die Mavic Aksium fand:

The spokes aren’t be made of stainless steel; they look more like black-oxidised plain old low carbon steel to these well-trained eyes. I’ve never witnessed common brown surface rust appear with such regularity on any stainless steel spoke (yes even black ones). Either this is blatant false advertising or someone hasn’t double-checked the specification sheet. I won’t hold that against them though.

Aluminium

Zicral, eine spezielle Aluminiumlegierung die Mavic verwendet, soll (bei entsprechender Dimensionierung) 10% mehr Steifigkeit im Vergleich zu Niro Speichen bieten, bei weniger Gewicht. Laut Wikipedia versteckt sich dahinter 7075 Aluminium. Bei den Aluminium Speichen von Alpina taucht der Begriff Avional auf. Dies ist eine AlCuMg1 2017A Aluminiummischung mit 4.75% Kupfer, 0.5% Magnesium und 1.4% Silicium. Dieser Hersteller hat ebenfalls ein Patent auf Aluminiumspeichen, die eingeschraubte Stahlenden haben.

Die Dauerhaltbarkeit bei Aluminiumspeichen dürfte hierbei auch nicht sehr hoch sein, da es bei Biege- und Dehnbelastungen sehr schnell bricht. Da die Festigkeit bei Aluminium geringer ist, als bei Edelstahl, muss das Material größer dimensioniert werden, was schlecht für die Aerodynamik ist. Ausserdem gehen Einspeichmaschinen sehr grob mit dem Material um und eine sehr dicke, robuste Speiche, nimmt das weniger krumm. Immerhin ist Aluminium relativ elastisch, wegen dem niedrigem E-Modul (70 N/m2). Die Speiche längt sich im Vergleich zu Edelstahl (170 N/m2) also relativ stark. Und je stärker die Längung, desto geringer ist die Entlastung. Zur Erklärung, siehe Abschnitt Elastizität. Bei Mavic hört man sehr oft davon, daß die Speichen Klappergeräusche von sich geben beim fahren. Dies wird auf den dicken Durchmesser zurückzuführen sein.

Carbon

Carbonspeichen werden zunehmend im High-End Bereich verarbeitet z.B. bei Lightweight oder Mavic und sind ca. 40% leichter als Stahlspeichen. Erstmals wurden diese vermutlich von Rudolf Dierl und Heinz Obermayer, Mitte der 90er Jahre für Fahrradlaufräder konstruiert. Oft wird zusätzlich Aramid verwendet, was man besser als Kevlar kennt. Kevlar ist jedoch nur ein eingetragener Markenname von Dupont. Das Aramid umgibt die Carbonfasern und gibt zusätzliche Widerstandsfähigkeit gegenüber materialschädigenden Einschlägen oder punktuelle Belastungen. Die neueste Generation der Lightweight Laufräder, verzichtet allerdings auf Aramid. Genaue Gründe sind mir leider nicht bekannt. Die Karbon- und Aramidfasern sind wiederum von einer Plastik Matrix umgeben, bestehend aus Thermoplasten oder Duroplasten. Ob in der Speiche Aramid enthalten ist, sieht man, wenn die Carbonstruktur nicht durchgängig ist.

Im Fall der Leightweight Speichen, sind diese sehr breit und flach ausgelegt. Im Falle eine Druckaufnahme, die über die Eigenlänge der Speiche hinaus geht, ploppen die Speichen einfach in die andere Richtung, wenn man sie anschnippt. Die Speichen sind also sehr flexibel.

Carbon Sonderfall: Mavic Tracomp

Mavic geht mittlerweile sogar so weit und bietet Carbon Hohlspeichen (Tracomp) bei dem High-End Laufradsatz R-SYS, die nicht nur auf Zug, sondern auch auf Druck belastet werden und sich dabei nicht großartig verbiegen. An der Zahnkranzseite werden allerdings Aluspeichen verwendet.

Das die Speichen auf Druck belastet werden, wird wohl dadurch zurückzuführen sein, daß sich die Speichen durch die Vorspannung fast nicht längen. Die Speichenvorspannung ist dabei ungefähr so hoch, wie bei konventionellen Laufrädern und die Belastung an der Felge niedriger als bei anderen Systemlaufrädern.

Die Steifheit dieser Laufräder soll hoch sein, leider ist die Aerodynamik durch die dicken Speichen, alles andere als gut. Mavic verteidigt sich mit der Aussage, da die Aerodynamik bei Fahrer+Rad im gesamten, keine so große Rolle spielt.

Die erste Generation der R-SYS hatte ein Problem mit den Speichen, hier sind bei einigen Fahrern, während der Fahrt plötzlich alle Speichen in der Mitte in 2 Teile gerissen.

rsysbroke

R-SYS 2nd gen (Quelle velonews.com)

Dies lag wohl auch daran, daß die Speichen mechanisch vorgeschädigt wurden, z.B. beim abstellen des Fahrrads. Und da Carbon recht weich ist, hat man schnell solche Probleme. Ob das brechen der Speiche an der Verbindung zum Kopf geschah oder an einer zufälligen Stelle, ist mir nicht bekannt. Anscheinend waren die Carbonfasern so ausgerichtet, daß Druckaufnahme sehr schlecht umgewandelt werden konnte und da diese Hohlspeichen nicht dazu konzipiert worden sind, seitlich nachzugeben, sind sie einfach zerborsten. Die neue Version der R-SYS, erkennbar an den 3 silbernen Ringen in Nippelnähe, sollen nun belastungsgerechter gebaut sein und gleichzeitig auch noch 10% leichter. Der Speiche wurde ein neuer Pin am Speichenende verpasst, der die punktuellen Kräfte besser verteilt und der die Speiche noch haltbarer lassen sein soll.

tracomp

Tracomp 2nd gen (Quelle Mavic)

Die Carbonfaser sind multidirektional statt unidirektional gewickelt. Zum besseren Schutz, wurde bei der neuen Version auch Aramid verwendet. Alleine schon die Tatsache, daß eine einzige reissende Speiche schon reicht, damit alle anderen Speichen reissen, macht dieses Laufrad schon arg fragwürdig. In einem Test der Tour wurden bei der neuen R-SYS Version, mehrere Speichen systemematisch vorgeschädigt. Die Speichen konnten keinen Druck mehr aufnehmen und sind dabei seitlich weggeknickt. Auch bei der neuen Version kam es bereits zum völligen Zusammenbruch des Laufrades.

Titan

Daneben gibt es noch Titanspeichen, die aber eine sehr geringe Lebensdauer haben und teuer sind. Ausser dem Gewicht gibt es keine Vorteile zu Edelstahlspeichen.

Herstellung

Der genaue Ablauf ist mir nicht bekannt, aber funktioniert in etwa so. Der Speichendraht kommt von einer großen Rolle, wird gerade gebogen, im Mittelteil konifiziert (reduziert) falls notwendig und passend abgelängt. Danach wird der Speichenkopf geschmiedet und die Speiche am Kopf gebogen. Dies geschieht alles im kalten Zustand. Danach wird das Gewinde aufgerollt.

Sollte es erforderlich sein, die Speiche zu konifizieren, werden 2 unterschiedliche Techniken verwendet. DT hämmert die Speichen mit schnell rotierenden Hämmern. Laut DT bzw. Gerd Schraner, soll dies das Metallgefüge komprimieren, durch dieses kaltschmieden. Ausserdem sind dadurch schönere übergänge zum Mittelteil möglich. Sapim geht einen anderen Weg und zieht die Speiche in die Länge (Sapim Cold Forging Technology). Folgende Info stammt von Sapim: Durch das längen richten sich die Moleküle (Anm. wohl eher Atome) in Richtung der Belastung aus. Aus diesem Grund sind Sapim Speichen allgemein sehr flexibel, man kann sie längs leichter mit der Hand biegen, eben weil die Atome auf Zug optimiert sind. Ebenfalls wegen der Längung, fällt auch der Übergang zum Mittelteil sehr steil aus. In dieser Art wird auch Carbon verwendet, die Fasern werden entsprechend der Belastung ausgerichtet.

Falls man eine Messerspeiche wie die CX-Ray herstellen will, wird die Speiche händisch in eine Gesenkschmiede gelegt. Das macht die Speiche letztendlich so teuer. Durch das schmieden erfährt das Material eine gewaltsame Veränderung, welches zur folge hat, daß die Atome sich verspannen und so eine höhere Festigkeit erhalten.

Bei einer Einfärbung werden die Edelstahlspeichen nicht etwa lackiert um die schwarze Farbe erhalten, sondern chromatiert oder phosphatiert.

Gewinde

Das Gewinde an einer Speiche wird gerollt d.h. gewalzt und nicht einfach geschnitten. Dabei wird die Speiche gequetscht, statt einfach nur Material herauszuschneiden wodurch die Festigkeit höher ist, aber das Material durch die Kerbwirkung immer noch etwas geschwächt wird. Es handelt sich hierbei nicht um metrische M2 Gewinde, sondern um Fahrradgewinde (FG) mit einer etwas höheren Steigung. Dadurch das das Gewinde nicht geschnitten wird, ist das Aussengewinde stets größer als die Speiche selbst. FG2 (1.8mm Speiche), FG2.3 (2mm Seiche) und FG2.6 (2.3mm Speiche). Der Aussendurchmesser am Gewinde beträgt bei einem Nenndurchmesser von 2.0mm etwa 2.15 - 2.20mm und schwankt etwas.

Zu beachten gilt auch das ich bei Sapimspeichen schwankende Gewindelängen (jedoch nicht innerhalb eines Speichenmodells) beachten konnte z.B. CX-Ray 9.5mm und Race 10mm. DT Competition 9.5mm. Bei den CN424 Speichen schwankt es sogar stark innerhalb einer Serie, 10mm normal und einige wenige hatten 7.5-8mm. Die neue Sapim D-Light Speiche ist ein Sonderfall. Das Gewinde ist 2mm länger und direkt nach dem Gewindeteil, ist die Speiche 1.8mm dick und geht zum Mittelteil über. Dies ermöglicht es, den Nippel problemlos über das Gewinde hinaus zu drehen.

Durchmesser und ihre Anwendung

Gängige Maße für die Enden sind 2mm, es gibt teilweise auch 1.8mm und 2.35mm. Der Mittelteil geht von 1.5 - 2.3mm je nach Modell. Am beliebtesten sind Kopf 2.0mm - Mitte 1.8mm - Gewinde 2.0mm Speichen z.B. DT Competition oder Sapim Race.

Selten wird der Enddurchmesser auch in britischen Gauge oder französischen Jauge angegeben, z.b. 14G (2.0mm) oder 15G (1.8mm).

Speichendurchmesser
Gauge Jauge
17G 1.5mm 10J 1.5mm
16G 1.6mm 11J 1.6mm
15G 1.8mm 12J 1.8mm
14G 2.0mm 13J 2.0mm
  14J 2.2mm
13G 2.34mm 15J 2.4mm
12G 2.6mm 16J 2.7mm

Speichen mit 1.5mm Mittelteil finden normalerweise Anwendung an Laufrädern mit hoher Speichenzahl. Speziell am Vorderrad oder den schwach belasteten linken Teil am Hinterrad, wo die Speichenspannung in den meisten Fällen sehr gering ist, bedingt durch die Asymmetrie der Nabe.

Am Hinterrad auf der rechten Seite sollte man Speichen mit mind. 1.8mm Mittelteil verwenden, um die hohen Zugkräfte zu kompensieren. Es ist auch möglich ausschließlich die Speichen zu verstärken, die alleine durch den Antrieb zusätzlich auf Zug belastet werden, daß wären bei einem 32 Speichen LR dann 8 Speichen auf der Zahnkranzseite.

Wenn der Speichendurchmesser verdoppelt wird, kann die Speiche 4x so hohe Torsionskräfte am Antrieb aufnehmen. Die Torsionskräfte sind aber nicht kritisch einzustufen am Laufrad, sofern nicht radial gespeicht ist. Wichtiger sind da natürlich die durch die Speichendurchmesser, unterschiedlichen Zugkräfte, die auch die laterale Steifigkeit beeinflussen.

Bei Scheibenbremsen gilt dies ebenso, die beim Bremsen auf Zug belasteten Speichen können/sollten verstärkt werden. Bei normalen CC Scheibenbremsen und 32 Speichen LR ist dies aber noch nicht unbedingt notwendig. Offiziell werden Speichen mit 1.5er Mittelteil, bis 160er Scheiben empfohlen, aber etwas Reserve ist da noch drin. Ich fahre sie selbst mit einer 180er Scheibe + Marta Sätteln. Bei Scheibenbremsen optimal, nicht ganz so stabil wie eine DT Competition aber auch leichter, die DT Supercomp mit 2mm am Bogen, 1.7mm Mittelteil und 1.8mm Gewindeteil.

Neu von Sapim, die Force Speiche. ähnlich wie eine Race, nur mit 2.2mm statt 2.0mm am Bogen und bringt etwa doppelte Lebensdauer bei angeblich gleichem Gewicht.

Bei den Enden würde ich immer mindestens 2.0mm empfehlen, 1.8mm erachte ich als zu dünn am Speichenbogen aber an der Gewindeseite geht es noch in Ordnung. Es ist auch auffällig das Sapim (speziell bei der D-Light) die Enden besonders kurz macht, dies macht die Speichen leichter und es ist auch nicht notwendig sie länger zu machen, wie z.B. bei einer DT Competition.

Allgemein sind der Durchmesser und Anzahl der Speichen stark abhängig, von der verwendeten Felge, dem Fahrergewicht, sowie dem Einsatzbereich.

Messerspeichen/Säbelspeichen

Speichen wie die Sapim CX-Ray, CX, DT Aerolite (2.3x0.9), New Aero (3.3x1.0), Aero Speed (2.3x1.2) haben im Mittelteil eine platte, sichelartige Form. Optimal ist, wenn der Mittelteil linsenförmig (elliptisch, oval) ausgeführt ist. Diese Speichenart ist in relation dicker als flache, rechteckige bladed Speichen, wie sie z.B. bei Mavic zu finden sind, aber bietet eine geringere Anströmung im Wind und haben ein besseres Zugspannungs/Gewichts Verhältnis.

 

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Quelle rouesartisanales.com

Link zum Thema Aerodynamik: http://www.rouesartisanales.com/article-15441821.html

Die CX-Ray ist im Grunde genommen eine Laser die platt geschmiedet wird und die DT Aerolite eine veränderte Revolution. Die Aero Speed scheint eine DT Champion 1.8 zu sein.

Das Material wird dazu beim schmieden weiter verdichtet und etwas belastbarer. Die einzelne Verarbeitung macht die CX-Ray so teuer. Eine Messerspeiche bringt vor allem bei höheren Geschwindigkeiten ab 40km/h eine geringe Reduzierung des Luftwiderstandes, der aber nachteilig werden kann, wenn die Speichen nicht exakt ausgerichtet sind oder wenn der Wind von der Seite kommt. Zu beachten gilt, daß sehr breite Messerspeichen wie Sapim CX (nicht Ray) und DT New Aero, nicht in Naben eingefädelt werden können, ohne diese zu schlitzen (was den Flansch schwächt). Ausser die Nabe hat seitliche Aussparungen zum seitlichen Einlegen der Speichen, wie es bei Mavic der Fall ist. Das ist aber nur bei Straightpull möglich.

Dadurch das der Mittelteil zusammengedrückt wird, müssen die Enden nicht mehr zwangsläufig mehr Querschnitt haben, wenn man von der Rohspeiche ausgeht, um einen flexiblen Mittelteil wie bei Doppeldickendspeichen zu erhalten. Durch dieses schmieden wird das Material etwas verdichtet und stabiler aber die max. Zugspannung wird etwas geringer, weil sich der effektive Durchmesser verkleinert (siehe Vergleich Sapim Laser und CX Ray).

Hammerkopfspeichen / Straightpull

Speichen ohne Bogen, sog. Hammerkopfspeichen, werden zunehmend bei höherwertigen Systemlaufrädern verwendet. Hier entfällt die Sollbruchstelle am vorbelasteten Bogen der durch die Fertigung an der Biegung enstehen sonst entstehen würde. Gerade am Hinterrad dürften die Vorteile dieser Speichen am größten sein, weil die Belastungen höher sind. Manche Quellen vermuten jedoch, das gerade dieser Bogen zur Stabilität beiträgt weil er sich plastisch verformen kann. Dies mag bei zu hoher Speichenspannung zutreffen aber nicht auf Dauer. Hammerkopfspeichen ermöglichen noch steifere Laufräder, bei denen die Speichen weniger schwingen und auch nichts abgedrückt werden muss.

a

Straightpull Speichen

Auch ist man damit bezüglich der tangentialen Winkelung der Speichen nicht ganz so flexibel wie bei herkömmlichen Speichen, weil die Speiche nicht gedreht werden kann z.b. um andere Einspeichmuster zu erzeugen als die vorgegebenen.

Konventionelle Bogenspeichen lassen sich nur mit begrenzten Durchmessern herstellen, da der Nabenflansch hier Grenzen setzt. Bei Hammerkopfspeichen werden oft Flanschaufnahmen verwendet, die ein seitliches einlegen der Speiche erlauben und man bei der Speichendicke quasi kein Limit mehr hat.

Hammerkopfspeichen sind ausserdem etwas schwieriger zu zentrieren, weil sich diese mitdrehen und evtl. sogar in sich verdrehen (auch bei Bogenspeichen). Bei Messerspeichen kann man sich mit einer Haltehilfe bedienen, um die Speiche in der Nähe des Nippels festzuhalten, während man den Nippel anzieht.

Ab einer gewissen Speichenspannung verzahnt sich zwar der Speichenkopf im Nabenflansch, trotzdem sollte man, vor allem bei dünneren Speichen, in der Nähe vom Nippel an der Speiche gegenhalten um ein in sich verdrehen der Speiche zu verhindern.

So einen Halter kann man sich leicht aus einem Stück Acrylglas mit einem Einschnitt mittels Säge zurechtschneiden. Bei sehr dünnen Speichen die nicht als Messerspeiche ausgeführt sind, kann das schon etwas komplizierter werden beim anziehen.

Manche Modelle wie Mavic SSC oder Vuelta WR Carbon Pro, haben nach dem Kopf eine abgeflachte Stelle, die sich dann in der Nabenaufnahme verzahnt.

vuelta

Vuelta WR Carbon Pro (Quelle roadcyclinguk.com)

Ausserdem sind Hammerkopfspeichen teilweise sehr schwierig zu beschaffen. Eine Bezugsquelle wäre bike-exclusiv, wo es diese von Sapim auch im 20er Pack in der Race Version zu vernünftigen Preisen gibt. Im höheren Preissegment auch CX-Ray. Weitere Bezugsquellen wären Komponentix.de und Radplan-delta.de. Bei DT und whizz-wheels gibts auf Anfrage nur DT Champion, die dort erst händisch gekürzt werden müssen. Dickere Speichen, die noch stabiler sind und gerade bei geringer Speichenanzahl notwendig wären, sind noch schwieriger zu beschaffen.

Der größte Nachteil ist jedoch die Bestimmung der Länge bei gekreuzter Einspeichung, weil diese völlig anders berechnet werden und auch nirgends beschrieben wird, wie diese berechnet werden. Wie dies funktionert, ist auf der Seite vom Spokomat zu finden. Sapim schrieb mir, das die Speichenlänge durch Probeeinspeichung bestimmt wird! Bei radialer Speichung kann man sich jedoch noch einfach selbst behelfen. Oder man bestimmt die Länge einfach per CAD.

Es ist anscheinend auch entscheidend wie die Kopfform gestaltet ist. Bei den alten Pulstar Naben, hörte man ab und zu von abreissenden Speichenköpfen. Hier wurden DT Champion Speichen verwendet. Interessant dazu ist, daß eine Seite davon berichtet, daß der Übergang am Kopf etwas scharfkantig sein soll, was eine Sollbruchstelle darstellt und dem Autor sogar Bogenspeichen am Kopf abgerissen sind.

Unter technischem Aspekt, haben Hammerkopfspeichen deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Bogenspeichen und es gibt eigentlich keinen Grund mehr einen Bogen zu verwenden.

Z-Speiche

Eine Sonderart stellt die Z-Speiche dar. Hier entfällt der Kopf, statt dessen ist das Ende Z-förmig gebogen. Dadurch das die Stauchung des Kopfes entfällt, soll diese Speichenart etwas haltbarer als herkömmliche Speichen sein. Es lassen sich auch ohne Demontage der Kassette wechseln. Auch sehr breite Messerspeichen lassen sich unabhängig von der Größe der Nabenbohrung montieren, wie z.B. bei der ersten Generation der Vuelta WR Carbon. Ein großer Nachteil ist, daß die maximale Speichenspannung begrenzt ist, da die Speiche sich sonst selbst wieder aufbiegen würde. Gerade das macht den Vorteil, dicke Speichen montieren zu können wieder zunichte, da die Speichen nicht fest genug angezogen werden können.

Diese Speichen sind schwer zu bekommen, wurden anfangs von der Firma Rödel aus Nürnberg hergestellt (Rödelspeichen), sowie von Prym die von Alpina übernommen wurden.

vuelta_z

Vuelta WR Carbon, 1st gen mit Z-Speichen (Quelle roadcyclinguk.com)

Speichen mit unterschiedlicher Bogenlänge

Es gibt sogar Speziallfälle die Speichen mit längerem Bogen erfordern, dies ist vor allem durch den Nabenflansch bedingt. Ein zu dünner Nabenflansch kann auch Speichenunterlegscheiben erfordern, damit der Speichenkopf kein zu großes seitliches Spiel hat. Im Jahre 2000 soll es so gewesen sein, daß DT die Länge am Bogen vergrößert hat (von 6.1 auf 6.8mm). Der Winkel war annähernd 90Grad und es sollte helfen, die Laufräder schneller aufzubauen. Offensichtlich gab es dadurch Probleme durch das weglassen von Unterlegscheiben, so das DT annähernd die alte Spezifikation wieder hergestellt (2001 6.3mm) hat. Eine falsche Kombination mit zu langer Biegung führt zum ausernanderziehen der Biegung (Verlängerung der Biegung bis + 1,50mm pro Speiche). Bei dickeren Speichen (1.8er Mittelteil) ist zu beobachten das der Bogen ca. 0.1mm länger ist als bei 1.5er Speichen.

spokebend

Speichen mit unterschiedlicher Länge nach Biegung

So entsteht schnell ein Schlag im Rad. Zu dicke Flansche ergeben einen starken Druck auf dem Speichenkopf. Dies führt zum reissen des Speichenkopfes oder evtl. auch platzen des Flansches.

Sapim schreibt dazu:

The spoke head breaks off (this is unusual) * The hub flange is too thick and is not suited to the length of the spoke bend (i.e. all the pressure is on the head, which will be excessively stressed and rip off).

Belastbarkeit der einzelnen Speichen und Lebensdauer

Wenn man die Datenblätter der Hersteller ansieht, mag man auf den ersten Blick denken, eine CX Ray hätte die höchste Belastbarkeit, doch dies ist nicht richtig. Es wird als Einheit pro mm² angegeben und dadurch das diese Speiche im Mittelteil weniger Material als eine Race oder Strong hat, ist diese weniger hoch belastbar. Dadurch das die CX Ray geschmiedet ist, hat sie das stabilste Material aber muss sich trotzdem dickeren Speichen geschlagen geben, die einfach mehr Material haben.

Wir rechnen also:

A[ellipse]=PI/4*D*d
3.14... / 4 * 2.2 * 0.9
A=1,56mm² * 1600N/mm² = 2488N.

Wenn man dies mit anderen Sapim Speichen vergleicht, hat die CX-Ray sogar die geringste Zugkraft. Allerdings hat sie ein gutes Zugkraft/Gewichts-Verhältnis und eine extrem hohe Lebensdauer. Hier lässt sich auch erkennen, je dünner der Draht, desto höher die Belastbarkeit pro mm².

Insbesondere am Mittelteil ist die Belastung bei sehr hohen Zugkräften am höchsten wegen der Verjüngung, weswegen Angaben bei der Zugkraft dort ableiten.

Aus der max. Zugkraft lässt sich übrigens nicht die Speichenvorspannung ableiten, so fest will niemand spannen.

Aber es gilt: Eine dicke Sapim Strong kann fester gespannt werden als eine Race oder Laser und steckt mehr Belastungen weg.

Was mich etwas verwundert, ist die hohe Angabe von Lastwechseln bei der Strong und vergleichweise niedrige Angabe bei Race. Hier jedoch die Erklärung von Sapim:

Die oben angegebene Anzahl der max. Lastwechsel bis zum Dauerbruch bezieht sich auf eine vollständige Entlastung der Speiche auf Null N, ausgehend von einer Vorspannung von 900 N. Dieses Phänomen tritt - sachgerechten Laufradbau vorausgesetzt - in der Praxis so gut wie nie auf, insofern kann Speichenbruch nahezu ausgeschlossen werden. Gefahr droht allerdings bei zu geringer Vorspannung, die zu Bewegungen im Speichengerüst führt.

Doch wie hoch sind die Belastungen in einem Laufrad überhaupt? Angenommen man hat 36 Speichen, mit einer relativ geringen Vorspannung von 900N. Dies ergibt 32400N welche immer auf die Felge wirken. Ist diese Belastung zu hoch, weil die Felge nicht stabil genug ist, verformt sich selbige plastisch. Bei einem Laufrad 16 Speichen sind es dagegen nur noch 16200N. Theoretisch wäre somit die Belastung für die Felge, bei weniger Speichen geringer. Jedoch bedeuten weniger Speichen auch, daß die Felge und ihre einzelnen Speichen höheren Belastungen im Fahrbetrieb ausgesetzt sind.

Im Fahrbetrieb werden einige wenige Speichen entlastet, welche sich in Straßennähe befinden und die restlichen mit jeweiligen Gewichtsanteil belastet. Umso weniger Speichen ein Laufrad hat, desto höher die Belastung für jede einzelne Speiche. Wie hoch die Belastung im Fahrbetrieb effektiv ist, kann ich leider nicht sagen.

Herstellerangaben

* 13G = 2.3mm Enden; 14G = 2.0mm Enden
** Fett gedruckte Speichen sind im Handel erhältlich, die anderen Speichen sind normalerweise nur ab 3000 Stück Abnahme verfügbar

Typ Kopf - Mitte - Gewinde Gewicht 64Stück/ (260mm Sapim) (264mm DT) Lastwechsel max. Zugkraft am Mittelteil Form
DT Aerolite 2.0 - 2.3 x 0.9 - 2.0 278g   1400N/mm² elliptisch
DT Aero Speed 1.8 - 2.3 x 1.2 - 1.2 355g      
DT New Aero 2.0 - 3.3 x 1.0 - 2.0 437g     elliptisch
DT Competition 2.0 - 1.8 - 2.0 384g   1200N/mm² rund DD
DT Revolution 2.0 - 1.5 - 2.0 283g   1300N/mm² rund DD
DT Super Comp 2.0 - 1.7 - 1.8 318g   1200N/mm² rund 3D
Sapim CX Ray 14G 2.0 - 2.2 x 0.9 - 2.0 272g 3.500000 1600N/mm² elliptisch
Sapim CX 14G 2.0 - 2.8 x 1.3 - 2.0 423g 1.220000 1200N/mm² elliptisch
Sapim CX 13G 2.3 - 3.2 x 1.5 - 2.3 560g 1.220000 1200N/mm² elliptisch
Sapim CX Wing 14G 2.0 - 3.5 x 0.9 - 2.0 421g 1.220000 1200N/mm² square
Sapim CX Wing 13G 2.3 - 4.5 x 0.9 - 2.0 559g 1.220000 1200N/mm² square
Sapim CX Speed 14G 2.0 - 2.6 x 1.2 - 2.0 356g ~1.300000 1400N/mm² elliptisch
Sapim CX Speed 13G 2.3 - 2.8 x 1.3 - 2.3 453g ~1.300000 1400N/mm² elliptisch
Sapim CX Speed 13G 2.3 - 2.6 x 1.2 - 2.3 383g ~1.300000 1400N/mm² elliptisch
Sapim CX Sprint 14G 2.0 - 2.25 x 1.2 - 2.0 330g ~1.300000 1300N/mm² elliptisch
Sapim CX Ultra 13G 2.3 - 3.5 x 0.9 - 2.0 453g ~1.800000 1450N/mm² square
Sapim CX Extra 13G 2.3 - 2.8 x 1.3 - 2.0 453g ~1.800000 1450N/mm² elliptisch
Sapim D-Light 14G 2.0 - 1.65 - 1.8 - 2.0 309g ~950000 1300N/mm²  
Sapim Laser 14G 2.0 - 1.5 - 2.0 273g 1.250000 1500N/mm² rund DD
Sapim Race 14G 2.0 - 1.8 - 2.0 360g 980000 1350N/mm² rund DD
Sapim Race 13G 2.3 - 1.8 - 2.0 385g 980000 1350N/mm² rund 3D
Sapim Race 13G 2.3 - 2.0 - 2.3 455g 980000 1350N/mm² rund DD
Sapim Sprint 14G 2.0 - 1.7 - 2.0 331g ~950000 1300N/mm² rund DD
Sapim Force 2.2 - 1.8 - 2.0 370g ~2.000000 1350N/mm² rund 3D
Sapim Strong 13G 2.3 - 2.0 - 2.0 453g 1.600000 1400N/mm² rund 3D
Belastbarkeit absolut
Typ Belastbarkeit absolut Gewicht N pro Gramm
DT Aerolite 2276N 278g 8.19N
DT Revolution 2297N 283g 8.12N
Sapim CX Ray 14G 2488N 272g 9.14N
Sapim Laser 14G 2650N 273g

9.7N

Sapim D-Light 14G 2780N 309g 9.0N
DT Super Comp 2723N 318g 8.56N
Sapim CX Sprint 14G 2756N 330g 8.35N
Sapim CX Wing 14G 2968N 421g 7.05N
DT Competition 3054N 384g 7.95N
Sapim CX 14G 3430N 423g 8.11N

Sapim CX Speed 14G 2.6x1.2

3430N 356g 9.63N

Sapim CX Speed 13G 2.6x1.2

3430N 383g

8.96N

Sapim Race 14G 1.8 Mittelteil

3435N 360g 9.54N

Sapim Race 13G 1.8 Mittelteil

3435N 385g 8.92N
Sapim CX Ultra 13G 3587N 453g 7.92N
Sapim CX Wing 13G 3817N 559g 6.82N
Sapim CX Speed 13G 2.8x1.3 4002N 453g 8.82N
Sapim CX Extra 13G 4145N 453g 9.15N
Sapim Race 13G 2.0 Mittelteil 4241N 455g 9.32N
Sapim Strong 13G 4398N 453g 9.71N
Sapim CX 13G 4523N 560g 8.08N

 

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anon16 xrated sagte im Thema News ...#419
 
Kann deiner Erläuterung leider nicht folgen. Die Korrekturlänge macht die Speichen quasi länger.
September 13, 2017 at 12:30 am
anon16 zoni sagte im Thema Spokomat ...#418
 
Hallo, großartiges Programm, gerade auch wegen der Möglichkeit Straightpull zu berechnen. Dazu aber folgende Frage. Bei der Korrekturlänge Nabenaufnahme sind nur positive Werte möglich. Wie aus der Skizze zur Erläuterung zu entnehmen trifft das aber nur auf Naben zu bei denen die Speichen der Mittellinie "voreilen" (also z.bsp. die Zugspeiche in Fahrtrichtung gesehen mit dem Kopf vor der Mittelline liegt. Mir liegt eine Nabe vor bei die Köpfe eines Speichenpaares allerdings nicht die Mittellinie überschneiden und somit auch die Köpfe einen Abstand zueinander haben. Sollte diese Korrektur nicht eben durch negative Werte gemacht werden? Beste Grüße Zoni
September 11, 2017 at 6:45 pm
anon16 Peter sagte im Thema Tretkurbel ...#417
 
An der XTR 985 geht als kleinstes Kettenblatt min 27, die angegebene Kombi 26/38 funktioniert nicht!
August 25, 2017 at 9:52 pm
anon16 Stephan sagte im Thema Hinterbaudämpfer ...#415
 
Hi xrated! Die Reparatur des RP23 hat super geklappt. Danke für die Hilfe und die Dichtungen! Viele Grüße
July 2, 2017 at 11:02 am
anon16 xrated sagte im Thema Reverb ...#405
 
Das Dämpfungsöl ist auch nicht mal eben in 5min. gewechselt oder ist die Airsleeve damit gemeint?
May 5, 2017 at 10:32 am
anon16 Vik sagte im Thema Hinterbaudämpfer ...#404
 
Hallo Xrated, ich habe versucht dich über E-Mail zu kontaktieren leider konnte die Mail nicht zugestellt werden. Ich möchte bei meinen Fox Float Rp2 öl wechseln. Die Anleitung ist prima, nur finde ich die ganzen Ersatzteile nicht.
April 30, 2017 at 11:47 pm
anon16 Fritz sagte im Thema Hinterbaudämpfer ...#403
 
zu 397 1.5mm (1.47mm) Kugel gehört ans Ende der Nadel Und kein O-Ring ????
April 25, 2017 at 3:26 pm
anon16 xrated sagte im Thema News ...#402
 
hmm gute Frage, da man ja i.d.R. mit Übersetzung ca. 2:1 fährt dreht sich ja das Hinterrad schneller und dann müsste das Drehmoment am Ritzel sogar tatsächlich kleiner sein.
April 25, 2017 at 11:23 am
anon16 Johannes sagte im Thema Tretkurbel ...#401
 
Kann es sein, dass du dich beim höheren Drehmoment als Grund für mehr Verschleiß am Kettenblatt vertan hast? Durch die allgemein niedrigere Winkelgeschwindigkeit der Kurbel im Gegensatz zum Reifen müsste an der Kurbel generell ein höheres Drehmoment als am Ritzel anliegen. P=M*w. Gruß Johannes
April 24, 2017 at 6:11 pm
anon16 Itsme sagte im Thema Spokomat ...#400
 
Danke für die schnelle Antwort
April 23, 2017 at 9:24 pm
von: bis:

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