Rahmensteifigkeit und Elastizität

Hallo,

bei der Diskussion zum Thema Alu oder Stahl wird immer von einer Rahmensteifigkeit und Eigenfederung von Stahlrahmen gesprochen.

Ich habe beim Fahren noch nicht bemerkt, das sich der Rahmen verdreht.
Auch verstehe ich nicht die Elastizität von Stahlrahmen, bei der Dreiecksgeometrie kann doch sich nichts bewegen?

Bin ich zu unsensibel?

Rainer

Hallo,
die angesprochenen Verformungen sind im kaum merklichen Bereich. Es geht hier aber nicht so sehr um das Schlucken von Fahrbahnunebenheiten als um die Verwindung bei kräftigem Treten. Weil es aber verschiedene Tretstile gibt, ist wirkliche Verwindung individuell und je nach Streckenabschnitt unterschiedlich.
Man kann sowohl mit Stahl als auch mit Alu gut und sicher fahren. Soviel ist sicher.
Das "Rahmendreieck" ist übrigens ein Trapez, was man ja besonders bei großen Rahmen auch gut sehen kann. Trotzdem ist der Rahmen vertikal sehr stabil. Wie weich ein Rahmen ist, kannst du in etwa herausfinden, wenn du von der Seite an die Kurbel trittst, das Tretlager bewegt sich bei Stahl. und Titanrahmen um mehrere Zentimeter. Aber das ist praxisfremd und folglich kein absolutes Kriterium. Beweis: auf den erwiesenermaßen windelweichen Klassikern von Vitus und Alan wurden Profi- und Querfeldeinrennen gefahren und gewonnen.
Warum sind aber Alurahmen steifer? Weil sie eine größere Wandstärke haben und einen größeren Durchmesser. Das erhöht den geometrischen Widerstand. Die alten Vitusse und Alans hatten klassische Rohrdurchmesser und nutzten also diesen Umstand nicht aus.

Nein, du glaubst einfach nicht an Voodoo, du bist zu sehr Kopfmensch.

Hallo Rainer,

ein Dreieck versteift den Rahmen vor allem in der vertikalen Richtung. Die Kräfte, die Du beim Treten aufwändest, wirken aber erheblich horizontal und dann sind es allein die Rohre, die die Kräfte aufnehmen müssen. Wenn Du einen labilen Rahmen hast, geht ein erheblicher Anteil in die Verwindung des Rahmens und nicht in den Vortrieb. Das ist der Hauptaspekt bei der Diskussion über die Rahmensteifigkeit. Daneben gibt es noch "Nebenkriegsschauplätze" wie den Fahrkomfort und das Fahrverhalten in Kurven oder unter Beladung. Vor allem letzteres ist für uns ja nicht unwichtig.

Du ahnst vielleicht, dass diese Aspekte allein schon ein erhebliches Anforderderungsspektrum bilden. Darüber hinaus gibt es viele weitere Anforderungen an einen Rahmen. Ein Lastenheft für einen Konstrukteur dürfte seitenlang sein.

Hallo

Was federt ist vor allem die Gabel. Ansonsten sind heutige Stahlrahmen in der Regel mehr als ausreichend steif im Tretlager. (teils sogar steifer als einige Alurahmen)
Wo sich die geringe Steifigkeit bei Stahl bemerkbar macht ist bei den Bremsen. Da sind die dünneren Stahlstreben ziemlich nachgiebig, was sich einem schlechteren Druckpunkt und geringerer maximaler Bremsleistung ausdrückt.

Grüße
Nordisch

Der mehrere Oversized Alurahmen und nun einen auch einen Stahlrahmen fährt.
Und dem auf dem Stahlrahmen die selbe Geschwindigkeit wie auf dem Alurahmen
langsamer vorkommt.
Gefahren wurden alle Rahmen mit den selben Laufräder und 23 mm Reifen mit 8-9 Bar.

Yepp. Und selbst da gibts es recht spürbare Unterschiede zwischen einzelnen Stahlgabeln bzw. Stahlsorten als Rahmenmaterial. Mein früheres Reiserad (Ende der Achtziger) aus Reynolds 531 "federte" bei fast gleicher Geometrie in sich jedenfalls deutlich mehr, als mein aktuelles Nishiki aus Tange Infinity-Rohr.

Bernd

Du Ungläubiger. Also neulich war hier mal einer, der sich ein Rad mit einem altem, ganz einfachen Stahlrahmen zurechtmachte und meinte den Rahmen könnte man glatt mit einem Fully vergleichen. Tja, der Glaube kann doch Berge versetzen .
Also ist irgendwie religiös motiviert dieser Glaube vom komfortabel federnden Stahlrahmen...

Servus,

also besonders bei meinem Tandem (Stahl) fällt mir bei schnellen Abfahrten immer wieder auf, mit was für einer riesigen Amplitude die Gabel schwingt. Fast beängstigend. Da wird also einiges weggeschluckt.
Messungen, wie viel der Rest des Rahmens in Bezug auf Dämpfung von Schlägen und Schwingungen wegschluckt, sind mir unbekannt.
Mit mehr als einigen Tausend Kilometern auf dem Rad ist so mancher Radler aber in der Lage extrem feine Unterschiede im Verhalten von Fahrrädern zu registrieren.
Das äußert sich dann in Sprüchen wie, "der Rahmen ist schon total weichgetreten" oder "ein Stahlrahmen ist einfach komfortabler als Alu".
Mir kommen die meisten Alu-Rahmen auch etwas "bockiger" vor, als ein Stahlrahmen. Ist aber auch bei mir subjektiv.
Wie gesagt kenne ich keine einzige haltbare fachliche Aussage, daß ein Stahlrahmen mehr dämpfen sollte, als ein Alu-Rahmen. Besagt natürlich nicht viel, da ich auch nicht alles weiß
Die immer wiederkehrenden Diskussionen um dieses Thema scheinen aber zu belegen, daß man eben nichts genaues nicht weiß.
Letztlich macht einen guten Rahmen aus, wenn er in der richtigen Richtung steif und in der ebenso richtigen Richtung elastisch ist. Nach wie vor eine Kunst, wie es scheint.

Grüße
jomo

Hallo Reiner,
bei der Diskussion sollte man beachten, dass es erhebliche Unterschiede im Rahmenbau gibt, die wesentlicher sind, als das Rahmenmaterial (CrMo oder Alu). Wenn du dir z.B. die CrMo-Rahmen von Velotraum ansiehst, wirst du feststellen, dass sie so gebaut sind, dass nichts flext. Die Rahmen kommen im Rohrdurchmesser schon erstaunlich in die Nähe von Alurohren. Durch die größeren Rohdurchmesser wird mehr Steifigkeit erzielt. Schaust du dir Stahlrahmen von Utopia an, wirst du feststellen, dass das Oberrohr extrem flach ist, also queroval. Hierdurch soll der seitliche Flex weitestgehend verhindert werden. Horizontal soll ein Flex, aus Komfortgründen, bewusst herbeigeführt werden.
Also nicht das Material ist in erster Linie ausschlaggebend für die Fahreingenschaften etc., sondern die Konstrution und Bauweise des Rahmens. Sowohl aus Alu wie aus Stahl kann "Schrott" produziert werden, oder aber erstklassige Rahmen.
Gruß

Das hast du treffend beschrieben, Nobbe,

Wobei die Unterschiede hauptsächlich in der Horizontalen z.B. beím Wiegetritt zu merken sind.
Vertikal ist ein Quasi-Dreieck eigentlich immer steif.

Und an JoMo:
Die Fachwelt weiß das schon, Messungen bestätigen es.
Aber will man es wissen?

Hallo Nobbe,


Jetzt versteh ich, warum bei meinem Stahl-Supermarkt-Fahrrad keine Elastizität da ist.

Rainer

Habe hierzu andere Erfahrungen gemacht.
Stahlrennradrahmen werden mit der Zeit unglaublich weich und brechen nach einiger Zeit.
Bei mir stehts am Sattelrohr oberhalb der Tretlagermuffe.
Vorteil Stahlrahmen:
Der Bruch macht sich durchs "weichwerden" rechtzeitig bemerkbar.
Aluminium bricht ohne Vorwarnung...

Vieleicht war der Rahmen irgendwo durchgebrochen?

Ich sach es ja: Glaube versetztt Berge.
Bei dem Tour-Test hat keiner der Fahrer den 18 Jahre alten "Piraten" (ein Columbus-Rahmen) entdeckt.
Und signifikante Fahrunterschiede zwischen Alu, Plaste und Stahl gab es auch nicht.

Ein sich entwickelnder Rahmenriss kann sich wirklich in massiv zunehmender Verwindungsweichheit auswirken, noch bevor der Riss zu sehen ist oder eher zufällig gefunden wird. Mit dem Alter hat das weniger zu tun, mehr mit Überlastung und früheren Unfällen. Bei mir ist es schon zweimal passiert, allerdings in meiner vor-Indernetz-Zeit.

Falk, SchwLAbt

Ich merke öfters deutlich, ob ein Rahmen mir seitlich steif genug ist. Mein Rennrad schaltet zum Beispiel, wenn ich hart bergauf fahre - nicht gerade spaßig, wenn das Rad am Berg in den 2. Gang kracht. Das liegt daran, dass die Züge über über das Tretlager verlegt sind; wenn dieses beim Treten zu weit zur Seite gedrückt wird, enspannt sicher der Zug. Zum Glück habe ich eine gute Zugeinstellung am Oberrohr, so kann ich die Zugspannung am Berg auf die Schnelle erhöhen.
Bei meinem Gudereit Trekkingrad habe ich dieses Problem nur, wenn der Zug angerissen ist.

Mich würde interessieren, was so ein Blindtest wie der oben verlinkte heute zutage fördern würde. Inzwischen ist das vertikale Einfedern eines Rahmens ja ein Optimierungsziel vieler Radhersteller, Specialized ganz vorne dran.


@StephanBehrendt

Ich habe die Zeitschrift hier, und den verlinkten Artikel eben nochmal gelesen. Die Fahrer haben den Stahlrahmen doch als zu weich erkannt, und ihn ans hintere Ende des Testfeldes verbannt. Besonderer Komfort wurde hingegen nicht festgestellt, da wären 2mm breitere Reifen an nem extrem steifen Rad wohl bequemer. Natürlich sind auch Carbonräder im Test, die genauso unzureichend steif sind - man kann halt mit jedem Material schlechte Rahmen bauen. Der Test zeigt: Komfortmäßig geben sich die Materialien (bzw. die getesteten Räder) nichts. Ob ein Rahmen am Steuerrohr steif genug ist merkt man sehr wohl, das wurde bei jedem Rahmen blind erkannt.


Mein steif gefertigtes Alurad fährt sich mit schwerem Gepäck wesentlich stabiler, als ein wabbeliges Rad ohne Beladung, er flattert zum Beispiel beim Bergabfahren nicht. Das macht der steife Steuerbereich (und die massive Gabel) aus.

Es gibt zwar viele anderer Faktoren, die für das Fahrgefühl sehr wichtig sind; aber ein zu weicher Rahmen macht weniger Spaß, kann bei schneller Fahrt sogar ein Sicherheitsrisiko sein. Dabei kann man beim Fahren klar unterscheiden, ob das Tretlager oder das Steuerrohr "zu weich" ist.

Das halte ich inzwischen aus eigener Erfahrung für ein Märchen.
Ich habe inzwischen drei Alurahmen durch Bruch verloren. Ich habe es immer vor dem vollständigen Bruch bemerkt, bei den letzten Beiden habe ich es so deutlich vorher bemerkt, das ich richtig suchen mußte um den überhaupt Riß zu finden.

Na ja, vollständig gelesen hast du nicht.
Laut Tour bestätigen die Messwerte das nur teiweise, da der negative Fahreindruck stark von der eher trägen Geometrie beeinflusst wird.

Daß Rahmen subjektiv stark unterschiedlich beurteilt werden, liegt also am wenigsten am Material, wie man so zwischen den Zeilen immer wieder herauslesen kann.
Der Markenname spielt mal wieder eine große Rolle.
Vorurteile gegenüber die eine oder andere Materialart auch.
Ich würde sagen, daß die "Akustik" eines Rades insgesamt auch sehr viel für den Fahreindruck verantwortlich ist.
Stahl hat hier klar den Vorteil, daß damit ein Rad tendenziell leiser ist und gewisse Geräusche auch nicht so "blechern" rüberkommen. Die Rahmenschalter an meinem Müsing-Renner machten ein sehr billiges Geräusch gegenüber solchen an einem SLX-Rahmen befestigte.
BMW soll über 80 Akustiker beschäftigt haben, die dafür sorgen, daß die Kiste genau so klingt, wie man es sich vorstellt. Bei allen anderen Herstellern von edleren Autos ist das genauso. Würde ein Mercedesfahrer beim Einsteigen in seinen Benz ein helles "Pläng" hören, anstatt das gewohnte dumpfe "Wumpf", wäre er am aderen Tag in der Werkstatt.
Bei Fahrrädern ist der akustische Spielraum aus Gewichtsgründen ziemlich klein.
Trotzdem wird über das akustische Verhalten verschiedener Materialien viel unbewußt auf andere Qualitäten geschlossen, die mitunter gar nicht zutreffend sind.
Nach wie vor ist es eine kleine Kunst, die paar Rohre so zusammenzubraten, daß sie nicht nur halten, sondern auch noch ein paar kleine "Zusatzqualitäten" vermitteln.

Grüße
jomo

Gut, dann steht da halt nicht, dass die verhältnismäßig geringe Steifigkeit gelegentlich bemängelt wurde. Und Rahmen mit besseren Werten wurden auch nicht dafür gelobt. Und das Rad ist auch nicht unter den weichsten dreien und hat eine Lenkkopfsteifigkeit unter dem Wert, den die Zeitschrift einem ans Herz legt. Hätte ich doch mal genau gelesen.


Ich widerspreche Dir ja garnicht in den Kernthemen. Zumindest 2005 war der Komfort eines Rahmens nicht spürbar oder unterscheidbar. Aus Stahl kann man durchaus steife Rahmen bauen (nur die geringen Rohrdurchmesser machen Stahlrahmen weniger steif), und Stahlrahmen werden auch nicht über die Jahre weicher. Vielleicht ist das eine Fehleinschätzung, die durch die Steiferen, großrohrigen Alurahmen gefördert wurde. Man sollte halt einen guten, an die Beladung angepasst steifen Rahmen fahren, unabhängig vom gewählten Material.

Wäre dann auch noch interessant (oder müßig zu fragen?), ob ein und dieselbe Rahmengeometrie mit den gleichen Rohren anders empfunden werden kann, wenn es ein Schweißroboter aus Taiwan getan hat, oder Ugo de Rosa eigenhändig.
Ich habe schon immer noch ein gewisses Vorurteil, wenn ich wuchtige Schweißraupen sehe, die vielleicht auch noch leicht ungleichmäßig verlaufen. Obwohl die Rohre deshalb trotzdem zusammenhalten. Aber wie gesagt, ein Vorurteil. Manchmal leider kaufentscheidend.

jomo

Zumindest hat Herr Kuka Montag früh, oder Freitag ab 13:00 noch die gleiche Qualität abgeliefert.
Im übrigen gibts auch in Taiwan KMU die noch manuell schweißen. Ist alles eine Frage der Stückzahl.
Im Blog von Carryfreedom gibts ein paar hintergrundinformationen zu Pacific Cycles, dem Auftragshersteller der Anhänger in Taiwan.
Ein paar Teile werden wohl neuerdings auch in Polen geschweisst, weil man damit näher am Hauptkunden ist und schneller auf spezielle Wünsche und Probleme reagieren kann.

Was für mich aber den Charme einer Großserie ausmacht: Ab einer bestimmten Jahresstückzahl lohnt sich die Anschaffung von teuren Prüfgerätschaften. Gerade die nicht zerstörenden Prüfmethoden lassen es zu, jeden Rahmen und nicht nur stichproben vor der Auslieferung an den Kunden zu überprüfen. Wenn man das ordentlich macht, sollte es keine Frühausfälle geben.
Nicht umsonst sind 5 Jahre Rahmengarantie auch bei preiswerten Rahmen inzwischen standard.

Das nutzen die Fahrradhersteller natürlich ebenfalls.

job,
der nem Roboter eher vertraut, als nem langhaarigen kiffenden kalifornischen Hobbybrutzler.

beides stimmt halb und halb, wenn man genau hinschaut erreichen gerade Stahl und Titan beim Komfort Höchstwerte - ob das nun Rahmenmaterial, Rahmengeometrie oder Gabel sind lässt sich nicht beurteilen (Identische Rahmengrößen [was ist das eigentlich] standen ja im Test nun auch nicht zur Verfügung).
Wie JoMo schon erwähnt, ist es immernoch eine Kunst aus den diversen zur Verfügung stehenden Möglichkeiten etwas vernünftiges zusammen zu schustern.

selbst fahre ich Sathl Alu und Titan, jedes auf seine Weise bildet ein Rad mit dem ich zufrieden bin

PS: diese Mär, dass Stahlrahmen weich getreten werden existiert immernoch das würde doch dann unter Ermüdung laufen und das ist ein Versagenskriterium!!!

Bei der Gelegenheit fällt mir ein Satz aus einem älteren Centurion-Prospekt ein.
"Wir lassen unsere Rahmen dort schweißen, wo man es am besten auf der ganzen Welt kann. In Taiwan (kann auch China geheißen haben)".
In nachfolgenden Prospekten kam der Satz nie wieder vor, obwohl deren Rahmen wahrscheinlich nach wie vor auch aus dieser Ecke kommen und bekannterweise sehr gut sind.
War damals jedenfalls ein mutiges Statement. Ein bischen provokativ vielleicht

Gruß
jomo

Nur war der spürbare Komfort über alle Rahmen so ähnlich, dass unterschiedliche Sattelstützen viel mehr ausmachten, als unterschiedliche Rahmenmaterialien. Die gemessenen Komfortwert sind also (im Bezug auf die Empfindungen der Tester) nicht aussagekräftig. Seit 2005 hat sich da allerdings einiges getan, deswegen würde mich auch eine Neuauflage des Tests interessieren

Und ich hatte nen Bruch in einer Stahlgabel ohne jede Vorwarnung...

Vorwarnung ist relativ.
Kommt auf die Reaktionszeit an

...duckundwech

Naja, wenn Du eine bewegte Horizontlinie unter Vorwarnung zählst... Das war der einzige Sturz meines Radlerlebens, den ich nicht kommen sah- danach stand ich auf und wußte nicht ,warum ich aufs Pflaster aufgeschlagen war...

...ich fühle mit dir. Hatte auch nur einen einzigen Sturz ohne Vorwarnung und ohne bekannten ersichtlichen Grund. happens.

jomo