Linker Kurbelarm lockert sich dauernd

[EmilEmil]

25.10.2019:
Neueste Kilometer-Stände: Folding*Star: 8014 [km]

---------------------------------Fitnessrad : 2046 [km], inzwischen 2093 [km]

Beide Räder haben seit Überprüfung des Kurbelschrauben-Andrehmoments bzw seit Neubestückung mit Al 7075 Schrauben über 500 [km] zurückgelegt. Grund zu irgendeiner Klage gab es nicht.
Fazit: Wesentliche Merkmale für Problemlosigkeit sind folgende :
Nr. 1:
Das richtige Andreh-Moment
Nr. 2:
eine weitere Verbesserung ergibt sich mit dem Einsatz von Schnorr-Scheiben,
eine Kombination beider Maßnahmen ist mit dem Einsatz von Kurbelschrauben mit integrierter Sperr-Verzahnung gegeben.
Nr. 3: Bei Einsatz von Al 7075 Schrauben hat man einen weiteren Vorteil durch den gleichen Elastizitätsmodul von Kurbelarm und Befestigungsschraube. Das zum Aufpressen des Kurbelarms auf den Vierkant notwendige (für eine Al--Schraube zu große !) Andrehmoment (ca. 40 [Nm]) muß vorher aber mit einer Stahlschraube (M8 x 1) geleistet werden. Die Al-Schraube "hält dann nur fest " (Das ist der Tipp von @Katapult). Da die Al 7075-Schrauben keine Sperrverzahnung aufweisen, wurden Schnorr-Scheiben (möglichst groß, hier für M10 statt M8 !) hinzugefügt. Die notwendige Zentrierung besorgen dann O-Ringe aus "Gummi".
Eine Frage soll noch beantwortet werden: Einsatz von Fett oder Nicht ?
Diese Frage stammt aus der Zeit, als es noch keine Montagepaste gab. Fett bei einer Verschraubung (Gleichartige Werkstoffe wie St/St) sorgt beim Andrehen mit dem Drehmomentschlüssel dafür, daß die dem Drehmoment zugeordnete Vorspannkraft reproduzierbar eingestellt wird. Bei trockenem Einbau wird das Drehmoment bei geringerem Andrehwinkel erreicht und mit einer größeren Streuung des dem Andrehmoment zugeordneten Andrehwinkels ist zu rechnen.
Das Fett ist allerdings bzgl. des Lösen der Verschraubung kontraproduktiv. Eine Anwendung von Montagepaste ist da eine bessere Alternative. Bei einer Verschraubung von einer Aluminium-Schraube in einem Stahl-Gewinde sorgt diese Paste für eine galvanische Trennung der Materialien, was in Hinblick auf die Kontakt-Korrosion sinnvoll ist.
Beim Andrücken des Vierkant-Pyramidenstumpfs einer Kurbel (Üblich heute aus Alu-Legierung) auf eine Stahlwelle ist das ebenfalls sinnvoll. Ich verwende jedenfalls in solchen Fällen wie hier die Dynamic Carbon-Montagepaste mit gutem Erfolg.
Eine weitere Frage ist die nach der Ursache des Losdrehens der Verschraubung. Meine Meinung wird vorsichtig nur als Hypothese formuliert, da ich weder über Messeinrichtungen für Korrelations-Versuche verfüge, noch umfangreiche FEM-Rechnungen zur Absicherung dieser Hypothese durchführen kann.
Ich gehe hier von (kleinen) Relativbewegungen zwischen Kurbel und Vierkantwelle bei der Tretbewegung aus (Aber nicht direkt an den Vierkant-Kontaktflächen !).
Das folgende Bild (Autor: Sheldon Brown : https://sheldonbrown.com/tooltips/cotterless.html
zeigt die Verhältnisse Vierkant-Kurbelarm-Befestigungsschraube im Schnittbild:

Die beiden "Striche" liegen etwa 7 [mm] auseinander und kennzeichnen die Länge der Schraube zwischen Vierkant-Endfläche und Kopfauflagenfläche der Schraube, bei der durch eine vorhandene elastische Deformation des Kurbelarms infolge Tretbewegung die Schraube ebenfalls diese Deformation (Wesentlich Torsion !) mitmachen muß (In diesem Bereich). Die Presssung (bzw Sperrverzahnung der Kopfauflage) muß zu diesem Zweck am Kurbelarm haften. Dafür sind, wie aus den hier zusammengetragenen Informationen hervorgeht, Andrehmomente bestimmter Größe notwendig.
Den ganzen Vorgang theoretisch umfassend zu durchdringen, erfordert weitere umfangreiche Überlegungen, die ich hier nicht leisten möchte.
Zuletzt noch ein Hinweis: Beim Vergleich von M8 x 1.0 (Feingewinde, Werte aus übl. Tabellen)
Stahlschrauben (Festigkeitsklasse 10.9 ; Vorspannkraft 24,5 [kN] ; Andrehmoment 37,8 [Nm]
Al 7075 wie (Festigkeitsklasse 5.6 ; Vorspannkraft 8,5 [kN] ; Andrehmoment 12,6 [Nm]
ergeben keine Vorteile für ein Material (Die Schubmoduli verhalten sich St/Al = 3:1 )
, außer beim Gewicht. Bei dem leichteren Al 7075 muß der Kurbelarm mit zunächst einer Stahlschraube aufgetrieben werden; die Vorspannkraft einer Al-Schraube ist dafür zu schwach.
Wie gut theoretische Überlegungen sein mögen (auch für das Verständnis) , die richtigen (endgültigen ?) Erkenntnisse werden häufig viel schneller in der Praxis gewonnen. Ich denke, das trifft in diesem Fall zu.
Damit schließe ich dieses Thema, sofern nicht neue Ereignisse etwas Anderes erfordern.

Mfg EmilEmil

[EmilEmil]

..........
Was meinst Du mit Schrauben-Präzession ? Solange die Verbindung fest ist, dreht sich die Schraube mit der gleichen Umdrehungszahl wie die Tretlagerachse. Nach der Defintion der Präzession
( https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zession) sehe ich da keinen Zusammenhang. Evtl. meinst Du etwas Anderes ?......................
MfG EmilEmil

Ich gehe nochmal auf die von @Ch.Bacca eingeführte "Schrauben-Präzession" ein und meine, daß ich da eine Erklärung gefunden habe: Unter
https://de.wikipedia.org/wiki/Fahrradpedal
steht da nach meiner Einschätzung eine gute Erklärung mit erläuternden Skizzen. Es ist der Abschnitt
"Schutz vor Selbstlösen der Tretkurbeln".
Allerdings wird da ein im Kurbel-Gewinde extrem lockeres Pedal betrachtet. Normalerweise ist das ein Zustand, dessen Auftreten ziemlich unwahrscheinlich ist. Und, wenn das Pedal so locker ist, fährt man nicht mehr v!
Ein Pedal, das mit Linksgewinde in der linken Kurbel und mit Rechtsgewinde in der rechten Kurbel eingedreht wird, braucht nur Hand-fest angedreht werden, um sich nicht zu lockern. Das ist jedenfalls meine Erfahrung.
Die Dynamik der Reibungskräfte betreffend die Kugellager der Pedalachse sorgt dafür, daß ein kleines Moment in Richtung Andrehen vorhanden ist (Solange man vorwärts tritt !). Rückwärtstreten wird beim Radfahren eher viel seltener durchgeführt.
Die Frage in diesem Thread ist "Warum sich eine Schraubverbindung lockert ?", nicht "Was geschieht, wenn eine Schraube (total) locker ist ?".
Auch Erklärungen für Abläufe, die eigentlich nicht stattfinden, sind manchmal hilfreich (Für den wissenschaftlich Interessierten ?), für den allgemeinen Radler eher weniger.

MfG EmilEmil

[Ch.Bacca]

Bei Pedalen mit Gleitlagern müssten nach der Theorie die Gewinderichtungen rechts/links vertauscht werden.

Das System Pedal/Lager/Achse ist ein in sich geschlossenes System und kann ohne ÄUßERE Abstützung an den Kugeln (Prinzip Planetengetriebe) keine Drehmomentumkehr erzeugen. Das Drehmoment der Pedalachse geht IMMER in die Richtung, in die das Pedal gedreht wird. Das Drehmoment kann bestenfalls Null werden, nicht negativ. Die "Abstützung" ist nichts weiter als die innere Reibung.

[EmilEmil]

Da hast Du sicher recht. Aber Gleitlager an Pedalachsen sind sowieso heftiges NoGo und gehören in die Tonne bzw. gar nicht erst gekauft......
Dennoch versuchen die Hersteller immer wieder, den uninformierten Käufer mit den Gleitlagern über den Tisch zu ziehen (Der Werbefuzzie erfindet dazu blumige Ausdrücke, da hat der Ausdruck Grattler seine volle Berechtigung !).
Im Moment experimentiere ich damit, die Kugelreihen der Pedallager gegen Kugelringe auszutauschen (Die Einzelkugeln sind bzgl. der Wartung ziemlich kontraproduktiv !).
Leider nur mit mäßigem Erfolg, da die Spezifikation der Lagergruben nirgends zu finden ist und bei 3 Faltpedalen auch 3 Größen der Lagergruben auftreten (Selbst, wenn sie nahezu gleiches Äußere haben!).
Bei Verwendung von Industrielagern seitens der Hersteller wäre der Ärger mit den Pedallagern für die ersten 20 000 [km] oder mehr eines Radls aus der Welt geschafft (Stichworte "Leichtester Lauf, Abdichtung gegen Schmutz und Wasser, Sichere Schmierung für > 20 000 [km]", Nachstellen überflüssig). Leider können ohne Bearbeitung der Geometrie die Kugelreihen nicht gegen Industrielager getauscht werden.
Aber nein, diese Grattler versuchen, mich bis zur Weißglut zu ärgern (Auf Temperatur bin ich schon, so daß der Techniker von "Wärme" (Für den Laien ist das "Hitze") sprechen kann ).
PS : Bei den Kurbelschrauben (Problem Lockerung) gab es bei meinen Rädern in der fast abgelaufenen Saison (Bisher ca. 3600 [km] auf 3 Räder verteilt) keine negativen Erlebnisse. Das ist schon mal eine gute Nachricht .

MfG EmilEmil

[bergauf]

Bei Verwendung von Industrielagern seitens der Hersteller wäre der Ärger mit den Pedallagern für die ersten 20 000 [km] oder mehr eines Radls aus der Welt geschafft (Stichworte "Leichtester Lauf, Abdichtung gegen Schmutz und Wasser, Sichere Schmierung für > 20 000 [km]", Nachstellen überflüssig). Leider können ohne Bearbeitung der Geometrie die Kugelreihen nicht gegen Industrielager getauscht werden.

Es gibt Gründe, warum das nicht (nicht oft) gemacht wird.
Für Industrielager sind Pedale zu flach, sie passen nicht rein. Jedenfalls nicht eine vernünftige Größe. Die Belastbarkeit eines Lagers steigt u.a. mit der Größe der Kugeln. Bei Industrielagern brauchst du je zwei Lagerringe, die du bei Konuslagern einsparen kannst, bzw. platzmäßig für größere Kugeln verwenden kannst.
Außerdem sind Konuslager weniger empfindlich gegen Winkelfehler, wenn sich die Achse beim Treten etwas durchbiegt.

Ansonsten gebe ich dir recht. Und die Konuslager (Konen) kann man nicht tauschen. Hoffentlich traut sich mal ein Hersteller, richtig dicke Pedale mit Industrielagern zu bauen. Kostet halt etwas Bodenfreiheit und etwas Beinlänge.

Ich hatte übrigens mal Pedale mit einem Gleitlager innen und einem (winzigen) Industrielager außen. Das Gleitlager war ein Igus-artiges Kunststofflager. Mit ca 1mm Wandstärke ist war schlank genug, um ins Pedal zu passen und auch eine Achse mit vernünftigem Durchmesser aufzunehmen.
Leider ist irgendwann die Schraube der Pedalachse aufgegangen, natürlich irgendwo unterwegs
Der Pedalblock hat sich selbstständig gemacht und es gingen Kleinteile verloren.

Das Gleitlager war übrigens unauffällig. Ich wußte bis zum Defekt nichtmal, dass ein Gleitlager drin ist, weil die Macketing-Strategen das Ding schlicht als "mit Industriekugellagern" beworben hatten.

bergauf

[Ch.Bacca]

... Hoffentlich traut sich mal ein Hersteller, richtig dicke Pedale mit Industrielagern zu bauen. Kostet halt etwas Bodenfreiheit und etwas Beinlänge. ...

Wie wär's mit Nadellagern?

[Motte]

Die VP 117 A (Faltpedale) hatten "Industrielager" - dafür aber andere Schwächen.

Mir ist die Lagerart vollkommen egal. Ich will ein wartungsfreies oder wartungsarmes mit möglichst langer Lebensdauer. Natürlich soll das Ding keine große Leistung verbraten, sondern einen guten Wirkungsgrad aufweisen. Die nicht faltbaren und nicht steckbaren "08/15 Pedale" an meinem Birdy erfüllen so was. Da laufen noch jene aus 2005, die beim Kauf dran waren. So kenn ich das auch von anderen mittelpreisigen "Normalpedalen".

Suntour Superbe Pro oder XC Pro (die hatte ich am Randonneur) - und die dann noch als Steckpedale - das wäre es. "Industrielager" als super gedichtete abschmierbare Schrägschulterlager
(Gab es aber nicht als Steckpedale und für die normale Version startet in der Bucht dazu gerade ein Angebot mit 230 Euro - das war früher billiger - aber 100 DM musste man damals (1992) auch schon hinlegen)

[Ruebezahl]

"Industrielager" ist eigentlich auch Marketingeblubber. Die meisten meinen damit Rillenkugellager. Damals ™ war bei mir Edco das Innenlager der Wahl. Suntour war aber auch ein Leckerli.
Kann mich aus meiner 4-Kant-Zeit auch erinnern, dass sich immer mal der Pedalarm gelockert hat. Einzelheiten dazu habe ich nicht mehr so drauf. Aber:
Das hat mich dann nicht mehr gestört nachdem ich die Pedalschraube durch einen integrierten Kurbelabzieher (kuck mal google) ersetzt habe. Seitdem reichte der dicke Inbus aus (schlimmstenfalls mit Verlängerung durch den abgenommenen Lenker - Feldbedingungen). Wäre das was für Dich?
Ich selber würde vermutlich auf Oktalink o.ä. umrüsten. Aber das ist eine Kosten- und Designfrage. Weil dann die Kurbel natürlich auf fällig ist.

[EmilEmil]

Das Thema Lockerung vom Kurbelarm ist hier so ausführlich behandelt worden, daß ein erneutes Aufwärmen nicht wesentlich Neues bringt. Konstruktive Lösungen sind angedacht und mit Erfolg ausgeführt worden.
Der integrierte Kurbelabzieher ist neu in der Debatte. Aber auch der muß mit einem vorgeschriebenem Andrehmoment eingebaut werden. Das Lösen einer korrekt eingebauten Kurbelschraube kann durch eine Sperrverzahnung (Ersatz-weise Schnorrscheibe) verhindert werden. Unterwegs darf das Lösen der Kurbelschraube nicht vorkommen ! Ist wie ein Rahmenbruch absolutes NoGo.
Nadelleger haben in Axial-Richtung keine Tragfähigkeit, der axiale Raum-Bedarf ist schon viel größer als bei Rillenkugellagern. Rillenkugellager können für Pedale klein genug (Ich bin im Besitz von Rillenkugellagern mit 16 [mm] Außen-Durchmesser) gebaut werden, so daß kein Pedal mehr Höhe als 23,5 [mm] benötigt (= Kägig-Höhe von meinen Wellgo Steckpedalen). Die Lager dieser Steckpedale haben bisher mehr als 9500 [km] gelaufen und sind vom Rundlauf her ausgezeichnet, sofern sie vom Spiel korrekt eingestellt sind (Was allerdings den Bau von modifizierten Steckschlüsseln erfordert). Die Kugelgröße von den Steckpedalen ist 2,28 [mm] , von den üblichen "Klotz-Falt-Pedalen " 3,28 [mm], deren Käfig-Höhe = 31,0 [mm] ist).
Weitere Diskussionen bzgl. Pedale bitte unter der Überschrift "Pedale" wie z.B.:
http://www.faltradforum.de/posting.php? ... 54#pr60221
Und Gleitlager an Pedalen, ob neu oder gebraucht, gehören einfach in die Tonne !
Für 20 € bau ich euch Pedale, die den 3. Weltkrieg überdauern !
MfG EmilEmil

[EmilEmil]

Kleines Fazit:
Die Befestigungen Kurbelarm an Tretlagerwelle haben bisher am :
Folding'Star ca. 1900 [km] ohne Auffälligkeiten überstanden, am
Fitnessrad ca. 500 [km] mit gleichem Ergebnis.
Beide Räder waren durch Umbauten im Frühjahr nur begrenzt Einsatz-fähig. 1600 [km] von ca. 4000 [[km] Jahres-Kilometer mußten auf dem Trekkingrad abgespult werden, obwohl der Folding*Star Priorität hatte.
Da zeigt sich mal wieder, daß jedes Rad, das man besitzt, so aufgebaut (ausgebaut) werden sollte, daß alle Einsatz-Möglichkeiten abgedeckt sind. Ausnahme bei mir : Für das Einkaufen ist das Trekkingrad zuständig.
Alternativ könnte da eigentlich der 24"-Falter einspringen. Der benötigt ein neu zu konstruierendes Faltgelenk. Das kann WInter 2022 werden ! Vorher wird der Folding*Star-Rahmen geschweißt.

MfG EmilEmil