Risse am Radträger

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gerd_
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Risse am Radträger

Beitrag von gerd_ »

Hi

Wenngleich es nicht arg viele unter uns interessieren wird, habe ich zu dem Thema eine eigene Hypothese und stelle sie zur Diskussion.
BMW verkündet ja die Risse in den Radträgern hätten ihren Ursprung in zu hohem Anzugdrehmoment der Radschrauben.
Daran glaube ich nicht. Das verwendete AlZn4,5Mg1 (ENAW7020) hat zwar die gleiche Zugfestigkeit wie einfacher Baustahl ist aber wesentlich weniger elastisch. Verwendet man hochfeste Schrauben (wenigstens 10.9, wahrscheinlich 12.9) müsste bei den üblichen 105 Nm (gegenüber den geforderten 60 Nm) zuerst das Gewinde ausreissen wenn man zwei plane Flächen gegeneinander verspannt. Das aber scheint kein regelmässiges Problem zu sein.

Links oben
so wie es konstruktiv gedacht sein wird. Grau dargestellt der Radträger, blau das Rad.
Nehmen wir an das Rad sei am Radträger durch den zentrischen Bund absolut zentriert und der Lochkreis der Gewindebohrungen für die Radschrauben sei 120 mm (ich hab‘ einfach etwas angenommen).

Bild

Links unten:
Der Lochkreis im Rad sei –toleranzbedingt- 121 mm (eine derartige Toleranz wird es in der Praxis nicht geben aber zur Anschaulichkeit taugt’s)
Nachdem die Bohrungen im Rad ja grösser sind als der Gewindenenndurchmesser, lassen sich die Schrauben eindrehen bis ihr Kegel einseitig anliegt. Welchen Antrieb die Radschraube (Innentorx oder Aussensechskant) hat ist egal.
Mitte unten:
Zieht man die Schraube fest, wird sie sich in der Senkung zentrieren und dabei zu einer „S-Kurve“ verspannen.
Der stabilen Nabe ist die Kraft Fr egal, sie stützt sich ausserdem am Bund des Radträgers ab.
Die Gegenkraft Ft versucht den vergleichsweise filigranen, „spröden“ Radträger zu verbiegen und dieser könnte auf Dauer nachgeben (schwarzer Pfeil). Irgendwer hat ja schon mal ein Spannungsbild eingestellt (ob Foto oder „nur“ errechnet weiss ich nicht mehr). An diesem konnte man sehen wo das Teil reissen „muss“.
Verschärft wird das Ganze wenn die Schraube möglichst kurz gehalten wird.
Nebenher ist der Radträger ein Gussteil bei dem entweder eine thermische Nachbehandlung oder das Auslagern bei Raumtemperatur über 3 Monate(!!) notwendig ist. Nachdem ich kein ausgesprochener Materialmensch bin aber hier vielleicht einer herumgeistert: Was passiert wenn man bei einem derartigen Teil die Oberfläche durch mechanische Bearbeitung zerstört? Vorher bearbeiten und dann auslagern/wärmebehandeln ist ja sicher nicht Sinn der Übung?

Rechts: Bei den 11x0 sind Schraube und Kegel getrennte Bauteile. Hier ist ein Versatz problemlos. Offenbar hatte man hier mit diesem Problem gerechnet (oder nur mit unterschiedlichen Ausdehnungen von stählernem Radträger und Al-Rad spekuliert?).

Liege ich da vollkommen verkehrt oder könnte etwas dran sein?


gerd
Vollkommenheit entsteht offenbar nicht dann, wenn man nichts mehr hinzuzufügen hat, sondern wenn man nichts mehr wegnehmen kann.
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Lawman
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von Lawman »

Hi Gerd,

ich möchte nur mal kurz auf die Eigenschaften vom Aluminium eingehen, meine Kenntnisse bzw. Erfahrungen sind allerdings
schon über 25 jahre alt, keine Ahnung was sich inzwischen in dem Bereich an Legierungen oder technischen Möglichkeiten entwickelt hat.
Wir haben seinerzeit mal einen Startwagen auf Basis eines Mercedes 300GD Geländewagens für die Trabrennbahn Mariendorf in Berlin gebaut.
Wen es interessiert kann mal bei Tante Goo*** schauem, hab gerade mal geschaut und gestaunt: Das Ding ist noch immer in Betrieb :thumb:
Wie auch immer, wir haben seinerzeit die Arme welche zum Start der Pferde hydraulisch aus- und eingeklappt werden aus Aluminiumrohren
angefertigt und verschweisst. Problem ist, Aluminium muss, wie du schon geschrieben hast, abhängig von der Legierung einen bestimmten
Zeitraum mit unterschiedlichen Temperaturen ausgelagert werden um seine Festigkeit zu erhalten. Beim Schweissen wird das Gefüge verändert
und somit verliert der Werkstoff in dem Bereich seine Festigkeit und wird wieder weich.
(Hatte bei uns damals zur Folge dass die Arme sich beim ersten praktischen Fahrversuch beim Betätigen verbogen haben :roll: )
Ergo nach der Verarbeitung entsprechend dem Werkstoff auslagern, sonst wird es nichts...

Allerdings habe ich persönlich Zweifel dass eine rein mechanische Bearbeitung wie Bohren und Fräsen bzw. Gewinde schneiden
ausreichen das Gefüge deratig negativ zu verändern...
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von teileklaus »

ich denke, da ist einfach zu wenig Material an den Ohren, wenn man das Gewicht, das nun bei der Ersatz Stahlversion vorhnden ist betrachtet, wäre selbst eine Vollscheibe, die garantiert hält noch wesentlich leichter!
Ist nicht wissenschaftlich gesichert, aber in der Praxis haltbar. :thumb:
viel Grüße, Klaus
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willi.k
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von willi.k »

Hallo Gerd,

Deine Darstellung ist sehr gut nachvollziehbar und erscheint zunächst plausibel. :thumb:

Du beschreibst und begründest eine zum Gewindeloch konzentrische Rissbildung. Es handelt sich aber um radiäre Risse. Außerdem tritt das Problem auch an der Aufnahme/Verschraubung für die Bremsscheibe auf. Ich habe kürzlich Bilder davon im GS-HP2-Forum gesehen. Hierbei würde Deine Erklärung nicht ausreichen. U.U. spielen an der Bremsaufnahme, obwohl nicht fest miteinander verschraubt, die mechanische Beanspruchung plus die thermische eine zermürbende Rolle.
Bin auch auf weitere Erkenntnisse und Deutungen gespannt.

Willi
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willi.k
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von willi.k »

Hier noch das Bild von den gerissenen/ausgebrochen Schraubverbindungen der Bremsscheibenaufnahme

http://www.gs-forum.eu/attachments/r-12 ... -image.jpg
Ferdl
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von Ferdl »

Hallo Gerd,

ich denke auch, dass es sich nicht um Versätze der Bohrungen zueinander handelt. Die heutigen Fertigungsmaschinen schießen die Bohrungen auf´s hundertstel Millimeter genau ins Material und in modernen Fertigungsanlagen werden Ergebnisse gemessen. Die Bremsscheibenaufnahme ist schon sehr filigran dimensioniert und bei wechselnden Momenten und Temperaturen versprödet das Material und es kommt irgendwann zu Rissen im Gefüge. In dem Schreiben von BMW hieß es, dass vor allem Fahrzeuge mit hoher Laufleistung betroffen wären, was dieser These entgegenkommt.

Natürlich würde eine nicht maßhaltige Bohrung auch so einen Effekt haben, aber wenn das passieren könnte, würde ich richtig an BMW zweifeln. Ich baue Maschinen für die Autoindustrie und es gibt heute keinen Arbeitsgang mehr, der nicht geprüft und dokumentiert ist. Was nur schwer zu prüfen ist, ist, ob sich das ausgewählte Material und die Dimensionierung auf Dauer bewährt. Auch die anfänglichen Tests, die sicher sehr ausgiebig waren, müssen nicht zwingend solche Fehler aufdecken - was hier scheinbar der Fall ist.

Grüßle,
Ferdl
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gerd_
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von gerd_ »

Hi
Ferdl hat geschrieben: ich denke auch, dass es sich nicht um Versätze der Bohrungen zueinander handelt. Die heutigen Fertigungsmaschinen schießen die Bohrungen auf´s hundertstel Millimeter genau ins Material und in modernen Fertigungsanlagen werden Ergebnisse gemessen. Die Bremsscheibenaufnahme ist schon sehr filigran dimensioniert und bei wechselnden Momenten und Temperaturen versprödet das Material und es kommt irgendwann zu Rissen im Gefüge. In dem Schreiben von BMW hieß es, dass vor allem Fahrzeuge mit hoher Laufleistung betroffen wären, was dieser These entgegenkommt.

Natürlich würde eine nicht maßhaltige Bohrung auch so einen Effekt haben, aber wenn das passieren könnte, würde ich richtig an BMW zweifeln. Ich baue Maschinen für die Autoindustrie und es gibt heute keinen Arbeitsgang mehr, der nicht geprüft und dokumentiert ist. Was nur schwer zu prüfen ist, ist, ob sich das ausgewählte Material und die Dimensionierung auf Dauer bewährt. Auch die anfänglichen Tests, die sicher sehr ausgiebig waren, müssen nicht zwingend solche Fehler aufdecken - was hier scheinbar der Fall ist.
Was Du sagt ist nicht von der Hand zu weisen und sicher ist es eine Kombination aus mehreren Problemen.

Wie genau Fertigungsmaschinen arbeiten weiss ich (ich hab' welche konstruiert). Allerdings weiss ich auch, dass die Dinger ab und an fehlerhaft programmiert sind und, weil beide Teile Zukaufteile sind, sich auch teilweise auf die Verträge verlassen wird. (Auch die EU hat einen Vertrag mit Griechenland und hat den Verstand ("es besteht ein Vertrag") von den Augen( "komisch, was da vorgeht würde gar nicht dem Vertrag entsprechen") abgekoppelt.
Auch Wareneingangskontrollen funktionieren nicht immer ganz so wie sie sollten. Dabei meine ich weniger die Mitarbeiter und deren Vorgaben als die Reaktion ihrer Vorgesetzten wenn Teile als "grenzwertig" oder "knapp vorbei" geprüft werden. Sind die Teile fertigungsnotwendig weil bei der Bevorratung gegeizt wird, dann gibt es zwar "Bohay" beim Lieferanten aber "knapp vorbei" (zu unterscheiden von "ganz vorbei") wird dann schon mal verwendet.

Der Radträger ist sehr filigran dimensioniert und man hat sich wahrscheinlich auf Rechenwerte gestützt ohne die Praxis ausreichend einfliessen zu lassen.
Interessanter Weise ist der Radträger von Anfang an ein Quell der Freude. Dank einer "fehlerhaften Fertigung bei einem Lieferanten" (in etwa Originalton BMW) löste sich der Radträger von seinem Konus und das ganze Gebilde wurde nur noch von einem Sicherungsring gehindert vollkommen abzufliegen. War da der Wareneingang in Urlaub, die Vorgaben "nicht so toll" oder einfach nur die Konstruktion "nicht so gut"? Die "fehlerhafte Fertigung" wurde durch eine Umkonstruktion gelöst (bin ich der einzige der da Fragezeichen im Gesicht hat?).
Wo war dabei die "ausführliche" Erprobung? Die gesamte Konstruktion um das HAG (das Prinzip ist ziemlich gut gedacht) wurde einige Male umfangreich umkonstruiert. Ich zweifle nicht daran, dass der Moppedtyp vor der Auslieferung einmal gefahren wurde, doch entweder ist die Fahrversuchsabteilung unfähig oder deren Erkenntnisse werden "ungenügend berücksichtigt". Ich glaube die Antwort zu kennen.

Wie ein Material nachgibt (radial, achsial) ist sicherlich praxisorientiert. Wenn bei dem von mir beschriebenen Fall der Versatz nicht im Lochkreisdurchmesser sondern im Winkel liegt, wirkt die beschriebene Kraft in eine andere Richtung. Letztlich ist die Richtung nicht vorhersagbar wenn die Versatzrichtung unbekannt ist. Dazu kommen bestehende, aus der Gussgeometrie stammende Einflüsse.

Woran ich nicht gedacht hatte ist, dass eine metrische, hochfeste Schraube, wenn sie angezogen wird, nicht nur versucht das Al-Gewinde achsial herauszureissen sondern es auch radial auseinanderdrückt (logisch aus der Gewindegeometrie abzuleiten). Wenn das umgebende "Fleisch" zu sparsam bemessen ist wird eben dieser "Ring" gesprengt.

Als dritter Parameter ist natürlich die dynamische Beanspruchnung durch den Fahrer zu berücksichtigen. Knallharte Beschleunigungen und hohe Seitenführungskräfte müssen ja über diesen Radträger übertragen werden. Die Bremsscheibe (und deren Befestigung) hat eine höhere Leistung zu übertragen als der Antrieb (wenn auch praktisch keine Seitenkräfte)!
Für diejenigen die sich fragen weshalb: Wenn man mit 125 PS eine bestimmte Strecke braucht um auf 200 km/h zu beschleunigen, die Bremsstrecke aus dieser Geschwindigkeit aber kürzer ist, dann ist die Bremsleistung höher als 125 PS. Physikalisch sind Beschleunigung und Bremsvorgang das Gleiche. Nur das Vorzeichen ist verschieden.
Ein ausreichender Fahrversuch hätte auch das zeigen müssen.
Ganz seltsam finde ich, dass das Problem seit Jahren(!!) bekannt ist.

Das "brutal schwere" Stahlteil wiegt übrigens 910g, die AL-Version 550g. Die Differenz beträgt also volle 360 g :-). Also Kleingeld aus der Börse und 'ne Swatch anstatt der Breitling und das Gesamtgewicht passt wieder :-)
gerd
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von Larsi »

gerd_ hat geschrieben:...
Woran ich nicht gedacht hatte ist, dass eine metrische, hochfeste Schraube, wenn sie angezogen wird, nicht nur versucht das Al-Gewinde achsial herauszureissen sondern es auch radial auseinanderdrückt (logisch aus der Gewindegeometrie abzuleiten). Wenn das umgebende "Fleisch" zu sparsam bemessen ist wird eben dieser "Ring" gesprengt.
...
auf diese these stützt sich meine annahme des grundes für die risse im radträger.
das ist möglicherweise nicht das einzige problem des trägers, aber ich vermute hier den hauptgrund.
zusammen mit einem optimistischen drehmomentwert ... (wie? sooo wenig nur? nee, ich dreh das lieber etwas fester!!)
doppelQ
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von doppelQ »

Larsi hat geschrieben:....
zusammen mit einem optimistischen drehmomentwert ... (wie? sooo wenig nur? nee, ich dreh das lieber etwas fester!!)
Und nach "fest" kommt bekanntlich "ab"

SCNR

Fabian
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von Ferdl »

Wenn ich das alles so lese, kommt mir so der Verdacht, es hat jeder so sein Päckchen zu tragen. BMW, weil die damit rechnen müssen, dass genau diese Verschraubungen auch mal missbraucht werden können und mehr Sicherheit einbauen müssten. Der Mechaniker, der meint es könnte etwas mehr sein, der den angegebenen Werten vertrauen sollte. UND wir alle, weil wir halt einfach immer leichtere und leistungsfähigere Maschinen immer schneller haben wollen.

Den Herstellern, Zulieferern, Testern und wer noch alles an so einem Projekt beteiligt ist, bleiben heute noch genau ein Drittel der Zeit für Entwicklung wie vor 20 Jahren. Natürlich sind die technischen Möglichkeiten heute besser, aber das Konstrukteursgen stirbt dadurch langsam aus. ....und glaubt mir, ich spreche aus Erfahrung.

Was die Fertigungstoleranzen angeht, weiß ich von fast allen unserer Kunden, dass die Herstellung mit kleineren Toleranzen läuft, als das der Kunde tatsächlich vorgibt. Meistens ist es kein Problem in grenzwertigen Chargen eine Freigabe zu erteilen. Das Thema unterschiedliche Zulieferer lasse ich nur bedingt gelten, weil überall auf der Welt 100mm banal 100mm sind. Einen Lochkreis in einem bestimmten Durchmesser und einer 5erTeilung zu fertigen kann schon schief gehen, aber doch nicht bei einem Lieferanten von BMW bei Massenfertigung??? Werkzeugmaschinen können falsch programmiert werden, aber nicht in einer Maschinenverkettung von heute! Heutige Maschinen werden von Leitrechnern überwacht und niemand spielt da einfach so am Programm. Zudem wird jeder Schritt geprüft, gemessen und die Daten jedem einzelnen Bauteil zugeordnet. FAIL ist nur möglich wenn Menschen bewußt NIO Teile an den Mann bringen und auch das wäre nachverfolgbar. Ja und auch in China, Tunesien, Mexiko, Rumänien usw., denn auch da stehen unsere Maschinen bei weltbekannten Zulieferern mit den gleichen Anforderungen wie im westlichen Europa.

Hier ist ganz einfach ein Vorgabe erstellt worden, die den Anforderungen nicht entspricht und das liegt eindeutig bei BMW und nicht beim Zulieferer, nicht beim Mechaniker und schon gar nicht an uns, weil BMW sich die "Qualität" teuer bezahlen läßt. Aber was soll´s, sie rufen ja zurück und von schweren Unfällen diesbezüglich habe ich auch nichts gehört, oder gibt´s da andere Informationen?

Schönen Abend noch,
Ferdl
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gerd_
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von gerd_ »

Hi
Ferdl hat geschrieben: Aber was soll´s, sie rufen ja zurück und von schweren Unfällen diesbezüglich habe ich auch nichts gehört, oder gibt´s da andere Informationen?
Soweit ich weiss rufen sie nur auf Druck des KBA zurück. Ist es ein schwerer Unfall wenn man auf der Autobahn ein Hinterrad verliert? Dann waren es wenigstens 2.
Hast Du mitbekommen was, zumindest einige NLs sagten als 2004 die ersten Kunden mit wackelnden Hinterräder ankamen weil sich der Radträger von seiner Welle gelöst hatte? Zumindest einer war dabei der bei 10 (zehn!!)mm Luft etwas von "das ist im Rahmen der Toleranz" faselte (wurde in den Foren diskutiert). Wäre ich betroffen gewesen hätte ich 112 gewählt und den Typen in ein Heim bringen lassen.
Denkt sich jede NL solchen Schwachsinn selber aus, wird da die "Hauspfeife" vorgeschickt?
Um es klar zu stellen: Ich fahre gerne BMW und ich halte zumindest meine 1150 für "ganz OK". Ärgern tu' ich mich lediglich über die Ignoranz der Herstellers und vieler seiner Mitarbeiter.
gerd
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von Ferdl »

Die Hauspfeiffe ist sich scheinbar schon bewußt, welche Tragweite eine dem Kunden gegenüber würdige Aussage haben kann, ergo ist er vorsichtig und gibt so ´nen Blödsinn von sich. Von den 2004ern hab´ ich leider nix mitbekommen und von gelösten Hinterrädern auch nicht. Ich gebe Dir aber vollkommen Recht, dass bei solchen Vorkommnissen konsequent gehandelt werden muss und nicht gewartet wird, bis einer von uns abnippelt. Wenn ich bedenke, dass meine erste 12er aus 2005 stammt und ich die Rückrufaktion in 2015 bekomme, wird mir etwas übel. Dummerweise handelt nicht nur BMW so, denn auch andere Fahrzeughersteller reagieren erst, wenn der Druck zu groß wird. Eigentlich müssten unabhängige Instanzen mehr Macht haben, bei kritischen Mängeln einschreiten zu können/dürfen. Aber das ist nun wieder ein Politikum, was in Deutschland mit der Fahrzeug Lobby nicht ganz einfach bis gar nicht zu realisieren ist.

ALLZEIT GUTE FAHRT!
Ferdl
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Re: Risse am Radträger

Beitrag von qtreiber1200gs »

Hallo Gerd, wie immer klasse Deine Ausführungen zu dem Problem, bin selbst bin von der Aktio betroffen und ist auch schon erledigt.
Was ich hier aber gelesen habe da bin ich froh, dass ich das vorher nicht wusste, ich denke der Fahrspass währe dahin gewesen. :mrgreen:
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