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Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Alles zum Thema Faltrad/Rad.
EmilEmil
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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von EmilEmil » Mo 16. Sep 2019, 15:02

Motte hat geschrieben:
So 15. Sep 2019, 12:38
Gerade wenn man "vom Fach ist", aber nicht in der Zweiradbranche zu Hause, hilft es sich daran zu erinnern, dass die üblichen Standards dort (was Maßhaltigkeit angeht) maschinenbautechnisch "Steinzeit" sind...….
Werkzeug der Fahrrad (komponenten) hersteller ist aber der Vorschlaghammer zum Rahmen richten ;)……
…. zwei unglückliche Abweichungen aufeinander treffen. Und schon bleibt die Sattelstütze nicht im Sattelrohr oder die Schraube nicht im Gewinde.
Ja und Nein. Wer eine Deutsche technische Zeichnung aus der Fahrrad-Herstellung (Z B. von 1980) anschaut, der findet genau die gleichen Standards wie im allgemeinen Maschinenbau. Bei Zusammenbauten, wo zwei oder mehr Hersteller beteiligt sind, müssen sich die Hersteller aufeinander abstimmen. Z B. Naben-Hersteller und Rahmenbau. Beim Rahmenbau gibt es aber Maße, wo sie zueinander "genau passen" müssen und Maße, die größere Toleranzen vertragen (Gar keine Toleranzen nötig sind). "Genau passen" heißt nicht unbedingt, Toleranz Null, sondern kann z B. bei der Sattelstütz- Sitzrohr-Passung einen minimalen Unterschied von 0,1 [mm] und einen maximalen Unterschied von 0,2 [mm] im Durchmesser bei geöffneter Klemmung heißen. Das Minimum muß eine leichte Verschieblichkeit und das Maximum muß eine sichere Klemmung gewährleisten. Falls ein dritter Hersteller mit einer Aluminium-Adapterhülse (was bei einem Sitzrohr aus Stahl und einer Sattelstütze aus Aluminium Sinn macht) beteiligt ist, muß eine geeignete Passungs-Kette vorhanden sein. Die Abstimmung erfolgt erstmal (Versuche, Erfahrung ?) auf der Zeichnung (Im CAD) und anschließend in der Praxis. Evtl. in einer Trial und Error-Schleife. Daß das Geld kostet, braucht man eigentlich nicht zu erwähnen. Und daß da die Schlaumaier vom Kontrolling gerne sparen, auch nicht. Das ganze wird noch brisanter durch die internationale Arbeitsteilung (Vom Kunden mit einem Problem sind Verantwortlichkeiten im Prinzip gar nicht auszumachen).
Daß es Verzug bei Schweißkonstruktionen gibt, ist auch nichts Neues. Ein Vorschlaghammer ist da eher kontraproduktiv. Eine Rahmenlehre und Richtwerkzeuge sind da besser angebracht.
Unglückliche Abweichungen gibt es nicht. Die Toleranz-Dimensionierung sorgt dafür, daß auch eine Minustoleranz (Minimum) bei einem Bauteil noch mit einer Plustoleranz (Maximum) bei einem anderen Bauteil kompatibel ist.
Daß es Hersteller gibt, die einfach Draufloswursteln, ist kein Geheimnis.

MfG EmilEmil

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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von EmilEmil » Mo 16. Sep 2019, 15:34

Ch.Bacca hat geschrieben:
Mo 16. Sep 2019, 09:06
……...
Da irrt der Autor. Die These der Drehmomentumkehr durch die Wälzkörper ist nicht haltbar. Sie trifft weder bei Reibung null, noch bei irgendeinem Zwischenwert bis zum kompletten Verschweißen des ganzen Gebildes zu. Das passiert nur, wenn die Drehachsen der Wälzkörper außerhalb des Systems fixiert oder zumindest gebremst sind, wie beim Planetengetriebe.
Bei Wäzlagern gibt es keine Drehachsen, die man fixieren könnte. Die Kugeln eines Rillenkugellager sind in der "Rille" (Torus-Oberfläche) in der (den) Normalenrichtung(en) geführt. Die Kugeln können sich nur in Umfangs-Richtung bewegen. Von den 6 Freiheitsgraden (3 Translationen, 3 Rotationen) eines (starren) Körpers sind in diesem Fall von den Translationen zwei gesperrt, die 3. ist vorgegeben (die Umfangs-Richtung), während die 3 Rotationen möglich sind. Von denen ist wegen der Kugelgestalt des Körpers nur eine Drehbewegung (Senkrecht zur Symmetrieebene des Lagers) charakteristisch.
Eine einwirkende Tangentialkraft versucht den Schwerpunkt (Mittelpunkt der Kugel) zu verschieben. Dazu muß die Tangentialkraft mit einem Versetzungs-Moment zum Schwerpunkt verschoben werden). Das Versetzungs-Moment ist ein freies Moment, das die Kugel dreht. Bei zwei Tangentialkräften an den "Berührpunkten" zu den Lagerschalen (Innenring, Außenring) hat man ein Kräftepaar mit dem Durchmesser der Kugel, die Summe der Kräfte im Schwerpunkt ist Null.

MfG EmilEmil

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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von EmilEmil » Di 17. Sep 2019, 10:21

Habe nun mal für einen günstigen Preis (2,92 €) zwei M8x1 Kurbelschrauben aus Al 7075 (Golden eloxiert) beschafft, die ich an einem Rad (Fitnessrad, KM-Stand 1580 [km]) ausprobieren werde. Dabei steht die vorhandene Gewichts-Einsparung (10 [g] ?) nicht so im Fokus, sondern der nahezu gleiche Elastizitätsmodul von dem Aluminium des Kurbelarms (Auch 7075 ?) und der Schraube. Eine Relativ-Deformation unter der Tretbelastung könnte da harmonischer (Deformationen nahezu gleich ?) sein. Eine halbwegs Aussage-relevante Testlänge (Wenigstens 1000 [km] !) Ist in diesem Jahr aber nicht mehr möglich. Hinweisen möchte ich noch auf die geringere Festigkeit von Al 7075 gegenüber einem Stahl für eine Schraube. Das Andrehmoment ist deshalb auch geringer ("Aluschrauben wie Festigkeitsklasse 5.6"). Ist deshalb nur ca. 12 [Nm], 1/3 von der Festigkeitsklasse 10.9 (ca. 38 [Nm]). Immer Feingewinde !
Da bin ich aber auf die Ergebnisse gespannt !
Die Konstruktion dieser Al-Schrauben hat einen integrierten Kragen, der die Öffnung des Kurbelarms abschließt. Bei der Inbus-Ausführung in Stahl gibt es da einen dickeren draufgesteckten Kunststoff-Ring (Etwa wie eine Hahnscheibe dick ), den ich schon 3x verloren habe. Einen "Sperrzahn" gibt es bei den Aluminium-Schrauben nicht. Für alle Fälle nehme ich, wie schon für den Folding*Star, ein "ambulantes Inbus-Werkzeug" mit ( 8,9-er Ringschlüssel, ca. 10 [cm] klein und eine M5 Hülsenmutter (20 [mm] Langmutter mit 8 [mm] Außensechskant). Das passt in die Satteltasche.
Bei Gelegenheit werde ich berichten.
*)Edit: An einer Stelle Sinnzusammenhang verbessert.

MfG EmilEmil
Zuletzt geändert von EmilEmil am Sa 21. Sep 2019, 15:40, insgesamt 1-mal geändert.

robs
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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von robs » Mi 18. Sep 2019, 15:13

Hallo,

zu dem Thema gibt es einen Artikel von Jobst Brandt, der von Interesse sein könnte:

https://www.sheldonbrown.com/brandt/ins ... ranks.html

Kurz meine Interpretation dessen, was ich interessant und hilfreich fand (notwendigerweise verkürzt, also am besten den Originaltext lesen):
  • Der Grund, dass sich die linke Kurbel eher löst ist der, dass der Vierkant links nicht nur auf Torsion, sondern auch auf Biegung, also insgesamt stärker als rechts belastet wird. Auf der rechten Seite wird das vom Treten eingebrachte Drehmoment direkt auf das Kettenblatt übertragen. Auf der linken Seite ist noch die Tretlagerachse dazwischen.
  • Wenn die Vorspannung der Verbindung zu gering ist, kann sich der Vierkant in der Kurbel minimal bewegen, was dazu führt, dass sich die Schraube löst, bzw. auf Dauer die Passung zerstört wird.
  • Um das verhindern, muss die Verbindung mit der richtigen Kraft vorgespannt werden.
  • Um die richtige Vorspannung zu erreichen, muss der Vierkant gefettet und die Kurbelschraube mit dem korrekten, vorgegebenen Drehmoment angezogen werden
  • Mit korrektem Drehmoment angezogene Schrauben sollten nicht weiter angezogen werden, um zu verhindern, dass die Vierkantaufnahme in der Kurbel bricht
Darauf basierend würde ich empfehlen, den Vierkant zu fetten und die Kurbelschraube mit dem richtigen Drehmoment anzuziehen.

Die Aluschrauben sind da eher kontraproduktiv.

Viele Grüße
Robs

EmilEmil
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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von EmilEmil » Do 19. Sep 2019, 11:20

Erstmal danke für den Link.
Der Autor Jobst Brandt ist einer von Sheldon Browns Musketieren (Ein anderer ist John Allen), dessen Ausführungen zur Radl-Technik immer von einem hohen Maß an Professionalität gekennzeichnet sind.
Nun ist die Radl-Technik im Gegensatz zur in Deutschland weit verbreiteten Meinung ("leicht verständlich, auch für Hausfrauen, Laien und dem unvermeidlichen Radschrauber "), teilweise sehr komplex (Z B. die Konifizierung von Rahmen-Rohren, generell das Beachten der Regeln des Leichtbaus u.a.), so daß manchmal Probleme nicht so einfach gelöst werden können, wie es zuerst den Anschein hat (Oder Fiete Schlaumayr meint :roll: ).
Die Stichworte für eine Linke Kurbel "Biegung und Torsion" sind von mir weiter oben schon in die Debatte eingeführt worden. Im Gegensatz zu Jobst Brandt meine ich, daß sich die Kurbel weniger mit ihrem Innenvierkant gegenüber dem Außenvierkant der Tretlagerwelle bewegt (Kleine elastische Verformungen führen zu Relativbewegungen zwischen Kurbel und Tretlagerwelle !), sondern daß die Relativbewegung infolge Torsion zwischen dem Befestigungs-Knubbel des Kurbelarms und der Auflage des angeformten Flansches der Kurbel-Befestigungsschraube die Ursache für das Lösen der Verschraubung ist. Meine bisherigen Erfahrungen mit eingebauten Vierkant- und Power-Spline-Tretlagern bei Ein- und Umbauten haben mich bisher immer gezwungen, zum Abziehen des linken (Rechts natürlich auch) Kurbelarms eine Abziehvorrichtung zu benutzen. Auch bei meinem zweiten Lockerungs-Ereignis (Unter Verlust der Befestigungsschraube) hatte der Kurbelarm noch eine gewisse Zeit einen festen Sitz auf dem Außenvierkant der Welle (Sonst hätte ich die Schraube beim Absuchen der Umgebung gefunden !).
Beweisen kann man diese Hypothese nur mit einem aufwendigen Versuch oder einer FEM-Berechnung.
Bei den Schrauben aus Al 7075 bin ich wegen des geringen Andrehmomentes skeptisch, ob das hält. Andererseits ist von einer geringeren (gar keiner ?) Relativbewegung zwischen Schraubenflansch und "Kurbelarm-Knubbel" wegen des etwa gleichen Elastizitätsmoduls auszugehen. Der E-Modul von Stahl ist ca. 3-mal größer als der von Aluminium.
Da könnte die geringere Schraubenvorspannung (Bei der ich erstmal beim Nachschauen etwas überrascht war, "so wenig ?") keine so große Rolle mehr spielen. Den Schraubenflansch würde ich gern mit einer Sperrverzahnung ausstatten. Versuchsweise könnte man eine gewöhnliche Zahnscheibe (Plattgedrückt im Schraubstock hat die immer noch genug "Zahn", um die Wirkung einer Sperrverzahnung abzubilden. Vgl: @Eule hatte ja berichtet, daß eine federnde Scheibe bei ihm das Problem gelöst hat!).
Ob diese Analysen (Hypothesen) korrekt sind, wird sich in der Praxis erweisen. Theorie ist schön und gut, aber ohne Praxis geht es nicht. Trotzdem, eine FEM-Berechnung würde mich schon reizen. Dümmer werde ich dadurch nicht.
Nochmals danke für den Hinweis auf Jobst Brandt's Ausführungen.

MfG EmilEmil

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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von katapult » Do 19. Sep 2019, 23:54

noch ein Tipp:
Die Kurbel mit der Stahschraube mit Drehmomentvorgabe montieren.
Stahlschraube entfernen und durch Aluschraube ersetzen. So ist die Kurbel mit der richtigen Vorspannung montiert, und die Aluschraube überlebt trotzdem.

zum Thema JIS und ISO-Vierkant: Entgegen eines hartnäckigenGrüchtes sind die Steigungen der Konen identisch. Wenn man den Vierkant als Pyramidenstumpf betrachtet, bzw. einen Ausschnitt aus einer unendlich langen Pyramide, so handelt es sich bei JIS und ISO lediglich um zwei unterschiedliche Ausschnitte ein und der selben Pyramide. D.H. prinzipiell sind JIS und ISO kompatibel, aber die Kurbel sitzt etwas weiter Innen oder Außen. Um die Verwirrung perfekt zu machen wurde der ISO Standart 2015 geändert. Wenn man eine ISO-Kurbel (Norm 2015) auf eine JIS-Welle aufzieht, sitzt diese rund 4 mm weiter innen als auf einer entsprechenden ISO Welle gleicher Länge (achtung Kettenlinie). Es besteht die Gefahr, dass sich die Kurbel zu weit auf die Welle zieht, und am Ende des Vierkants anstößt. Dann wird nicht die notwendige Flächenpressung erreicht, oder die Welle zerstört die Kurbelpassung. Also, in anbetracht der Tatsache, dass wir es seit 2015 mit 3! unterschiedlichen Standards zu tun haben empfiehlt es sich nicht zu mischen.

EmilEmil
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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von EmilEmil » Fr 20. Sep 2019, 10:50

Sehr schön, der Tipp, den Vierkant mittels Stahlschraube an die richtige Stelle zu "schieben" und dann die Stahlschraube gegen eine Aluschraube auszutauschen. Werde ich so machen, wenn ich die Aluschrauben demnächst mit einer simulierten oder echten Schnorrscheibe ausstatte.
Danke für den Hinweis auf die unterschiedlichen Standards und den Einfluß auf die Kettenlinie. Durch die neueren Entwicklungen (z B. Breite "Wellen" bei Pedeleccos, "Außenliegende" Innenlager) scheint die Forderung nah einer "parallelen" Kettenlinie im "mittleren Gang" einer Kettenschaltung zur Nebensache verkommen zu sein. Eine ähnliche Tendenz gibt es auch bei den MTBs wegen der Markt-Etablierung überbreiter Reifen. Einmal werden die großen Ritzel, ein andern Mal die kleinen Ritzel zu schräg angesteuert.
Dazu kreiert irgendeine Institution eine neue (überflüssige ?) Norm für ein Marktsegment, das sehr überschaubar ist :lol: :roll: :lol: .
So kann man doch immer wieder seine Kenntnisse erweitern :D .
Nebenbei: Nachdem ich ein Angebot für Schnorrscheiben (A2-Stahl 10 Stück ca. 5 € incl. Versand) gefunden habe, ist die Bestellung rausgegangen.

MfG EmilEmil

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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von EmilEmil » So 22. Sep 2019, 11:49

Nachdem die Entscheidung auf die Schnorrscheiben gefallen ist, hier eine Aufreihung der bei meinen Rädern verwendeten Kurbelarm-Befestigungsschrauben: Von Links nach Rechts:
1) Schraube mit Außen-Sechskant (SW 14) ohne Verzahnung (FAG Festigkeit 10.9). Darunter eine gewöhnliche Fächerzahnscheibe für 10-er Loch, Außen 18 [mm]; die, falls flachgedrückt, immer noch genügend Verzahnung aufweist, um eine Sperr-Wirkung zu haben.
2) Schraube mit Außen-Sechskant (SW 14) mit bei der Herstellung angebrachter Verzahnung (Shimano, Festigkeit 8.8). Darunter eine Schnorrscheibe aus Rostfrei-Stahl für 10-er Loch, Außen 16 [mm]
3) Schraube mit Innen-Sechskant (Inbus 8 [mm]) ohne Verzahnung (Aus Zubehör Token Innenlager Festigkeit N.N.). Darunter eine Schnorrscheibe aus Rostfrei-Stahl für 10-er Loch, Außen 16 [mm]
4) Schraube mit Innen-Sechskant (Inbus 8 [mm]) mit aufgelegter Schnorrscheibe (Schraube aus Zubehör Token Innenlager Festigkeit N.N.). Darunter eine Schnorrscheibe aus Rostfrei-Stahl für 10-er Loch, Außen 16 [mm]
5) Al7075-Schraube mit Innen-Sechskant (Inbus 8 [mm]) ohne Verzahnung (Schraube als Ersatzteil gekauft in
China, Festigkeit 5.6.). Darunter eine Schnorrscheibe aus Rostfrei-Stahl für 10-er Loch, Außen 16 [mm]
6) Al7075-Schraube mit Innen-Sechskant (Inbus 8 [mm]) mit aufgelegter Schnorrscheibe (Schraube als Ersatzteil gekauft in China, Festigkeit 5.6.). Darunter eine Schnorrscheibe aus Rostfrei-Stahl für 10-er Loch, Außen 16 [mm]
Alle Schrauben bekommen die Schnorrscheiben, außer Nr. 2, da diese schon eine Sperrverzahnung vom Hersteller spendiert bekam ! Die gekauften 10 Schnorrscheiben kosteten 5 € (incl. Porto).

Bild

Für die Montage werde ich mir noch etwas einfallen lassen, um die Schnorrscheiben zu zentrieren, da es sinnvoller ist, hier eine Scheibe mit größerem Loch (10,3 statt 8,3) zu verwenden. Die Annahme, daß es über den Außendurchmesser gehen würde, war falsch. Benötigt würden da 19 [mm], tatsächlich sind es 16 [mm]. Die Zahnscheibe hat z B. 18 [mm]. Zur Info: Die Schnorrscheiben sind nicht flach, sondern haben eine radiale Anstellung wie eine Teller-Feder.
Alles weitere ergibt in den Kilometern des folgenden Fahrversuchs. Die am Folding*Star verbauten Innensechskant-Schrauben mit dem vorgeschriebenen Andrehmoment werden erst nach weiteren Kilometern (1000 [km] Erprobung ?) mit den Schnorrscheiben ausgerüstet. Die Haltbarkeit der Verschraubungen wird erstmal für die nächsten 2000 [km] postuliert. Dann gibt es eine Meldung "Hält". Wenn es vorher nicht mehr hält, werde ich Zeit-nah berichten.
*) Edit: Die Zentrierung der Schnorrscheiben (10-er Bohrung auf 8-er Bohrung) wurde mit O-Ringen durchgeführt. Es passt nun exakt.

MfG EmilEmil
Zuletzt geändert von EmilEmil am Sa 28. Sep 2019, 11:30, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von Ch.Bacca » Mo 23. Sep 2019, 15:41

katapult hat geschrieben:
Do 19. Sep 2019, 23:54
... zum Thema JIS und ISO-Vierkant: ... dass wir es seit 2015 mit 3! unterschiedlichen Standards zu tun haben ...
Eigentlich sogar vier, denn es gibt auch noch JIS Low Profile. Es wäre mal interessant, was genau in den Normen steht! Also exakte Maße und Toleranzen. Vielleicht gibt's da Überschneidungen und sooo unterschiedlich ist das gar nicht?

Ich habe hier zwei FAG-JIS-Tretlager bzw. die Überreste davon. Ein ca. 25 Jahre altes und ein unbenutztes. Beide haben vorne am Vierkant etwa 12,7 mm. Das ist schwer zu messen, weil das Messmittel genau an der Kante leicht abrutscht. Jedenfalls ist das recht nah am 2015er-ISO-Standard. Vielleicht sind der JIS und der neue ISO-Standard quasi "gleich". Das ließe sich herausbekommen, wenn man Maße und Toleranzen vergleicht, oder in dem man einfach mal nachmisst, wie weit der Versatz beim Aufsetzen und Festziehen der Kurbel ist. Beides steht mir nicht zur Verfügung.

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Re: Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

Beitrag von EmilEmil » Mo 23. Sep 2019, 17:02

Was die angesprochenen Normen anbetrifft: Ich stimme mit den Füßen ab, und nehme nur JIS. Standards für Produkte, die man nicht kaufen kann (= Firmen, die unter einer Norm nichts mehr herstellen, oder Schweine-teuer sind), sind überflüssig. Was mich in diesem Zusammenhang vielmehr ärgert, sind Produkte ohne Einbau-notwendige Informationen. Z B. für jeden Zusammenbau Tretlager-Kurbelgarnitur muß es im Prinzip eine Zusammenbau-Zeichnung mit den notwendigen Maßen und der Designlage geben. Das ist darüber hinaus für die Kettenlinie wesentlich. Selbstverständlich ist da immer mit Abweichungen zu rechnen (Wegen des flach angespitzten Vierkants (Pyramidenstumpf) sind die Toleranzen besonders groß. Aber nun gar keine Info zu bekommen, ist ärgerlich und zwingt zu einer überflüssigen Trial- und Error-Schleife.
Bei der neueren Entwicklung von Innenlager-Bauarten geht es nun vollends wie im Tollhaus zu.
Muß eigentlich immer Alles schlimmer werden, kann es nicht irgendwo auch mal besser werden ?
Wen es tröstet, "Noch dümmer geht immer". Siehe Amerikanische Präsidenten !

MfG EmilEmil

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