Verständnisfragen zum Reifen auswuchten

[Alexander N. (trigondodekaeder)]

Guten Tag allerseits,

Ich hab da mal eine Frage zum Thema auswuchten von PKW Reifen. Und zwar 
geht es konkret um das dynamische auswuchten, bei dem nicht nur radiale 
unwuchten erkannt und eliminiert werden, sondern auch Unwuchten in 
axialer richtung.

Ich zerbreche mir jetzt schon eine Weile den Kopf darüber, wie die 
axialen Unwuchten überhaupt konkret wirken und vor allem, wie "stark" 
diese wirken.

Ich hab da mal was im Paint skizziert. Bitte korrigiert mich, wenn ich 
völlig falsch liege mit meinen Annahmen.

Der skizzierte Reifen ist radial perfekt ausgewuchtet, hat aber im 
Bereich der roten Punkte die gedachte Unwucht, die nicht orthogonal zur 
Achse steht. Wenn der Reifen nun aber in Drehung versetzt wird, versucht 
die Masse aber doch genau diesen Zustand anzustreben, also die gelbe 
Achse orthogonal zur Abtriebsachse zu stellen, was natürlich nicht geht, 
da die Antriebsachse zum glück recht steif ist, woraus dann allerdings 
eine dauerhaft wirkende Kraft resultiert (Fu), die am Ende vom Radlager 
aufgefangen wird, was in der theorie zum verstärkten Verschleiß des 
stehenden Lagerrings und zum ungleichmäßigen Verschleiß des rotierenden 
Lagerrings führen müsste, oder?

Falls ich nicht grundlegende Denkfehler habe, frage ich mich allerdings, 
wie groß diese Kraft werden kann, bei einem Reifen, der ein Verhältnis 
von Breite zu Durchmesser von knapp 1:3 hat, wenn man die Unwucht dazu 
noch in Relation mit den sonstigen Kräften setzt, die ohnehin auf die 
Radlager wirken.

[Lothar M. (Gast)]

Alexander N. schrieb:
> frage ich mich allerdings,
> wie groß diese Kraft werden kann, bei einem Reifen, der ein Verhältnis
> von Breite zu Durchmesser von knapp 1:3 hat, wenn man die Unwucht dazu
> noch in Relation mit den sonstigen Kräften setzt, die ohnehin auf die
> Radlager wirken.

Um deine Frage beantworten zu können, muss man wissen: Wie gross ist die 
Unwucht(Gewicht), Radumfang (besser Abstand der Unwucht zur Achse)und 
Drehzahl.

[Alexander N. (trigondodekaeder)]

Lothar M. schrieb:
> Um deine Frage beantworten zu können, muss man wissen: Wie gross ist die
> Unwucht(Gewicht), Radumfang (besser Abstand der Unwucht zur Achse)und
> Drehzahl.

Naja, ich rechne jetzt mit meinen 195 65 R15 reifen und nehme an, dass 
die Felgen selbst relativ frei von unwuchten sind. Bleibt also nur das 
Reifenmaterial. Der Reifen hat einen Außendurchmesser von 63,5cm, also 
würde ich einen Abstand zur Achse von 30cm annehmen. Und wenn der Reifen 
jetzt ziemlich beschissen produziert wäre, könnte die axiale Distanz ja 
nicht mehr als knappe 20cm sein. Jetzt bleibt natürlich noch die Frage, 
wie viel ungleichgewicht da entstehen kann. 30, 40, 50g? Ich weiß es 
nicht.

Ach ja, die Drehzahl hab ich vergessen... schneller als 200km/h fährt 
der Golfi nicht. Um es runder zu machen, nehmen wir mal 60m/s, bei einem 
Radumfang von nahezu 2m an und kommen auf ca 1800 1/min im Extremfall.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Alexander N. schrieb:
> Wenn der Reifen nun aber in Drehung versetzt wird, versucht
> die Masse aber doch genau diesen Zustand anzustreben, also die gelbe
> Achse orthogonal zur Abtriebsachse zu stellen, was natürlich nicht geht,
> da die Antriebsachse zum glück recht steif ist, woraus dann allerdings
> eine dauerhaft wirkende Kraft resultiert (Fu), die am Ende vom Radlager
> aufgefangen wird, was in der theorie zum verstärkten Verschleiß des
> stehenden Lagerrings und zum ungleichmäßigen Verschleiß des rotierenden
> Lagerrings führen müsste, oder?

Lange bevor erhöhter Verschleiß an den Lagern auftritt, wirst du die
Unwucht der Vorderräder als Schütteln in der Lenkung spüren, vor allem
bei höheren Geschwindigkeiten. Aber auch das möchte man vermeiden, da es
eine Komforteinbuße darstellt. Bei den ungelenkten Hinterrädern ist das
weniger kritisch.

[Alexander N. (trigondodekaeder)]

Yalu X. schrieb:
> Lange bevor erhöhter Verschleiß an den Lagern auftritt, wirst du die
> Unwucht der Vorderräder als Schütteln in der Lenkung spüren, vor allem
> bei höheren Geschwindigkeiten. Aber auch das möchte man vermeiden, da es
> eine Komforteinbuße darstellt. Bei den ungelenkten Hinterrädern ist das
> weniger kritisch.

Danke, das ist mir vorhin auch noch eingefallen, dass die Lenkachse ja 
gar nicht soo steif ist :D Also wird diese tatsächlich anfangen in 
Lenkrichtung zu schwingen/virbrieren. Dann bleibt jetzt nur noch die 
Frage, wie groß eine axiale Unwucht sein muss, um diesen Effekt 
tatsächlich spürbar auszulösen.

[Lothar M. (Gast)]

So einfach ist diese Frage garnicht zu klären.
Es kommt auch auf die Radaufhängung, sprich Federbeine an.
Bei einer bestimmten Drehzahl kommen selbige in Resonanz welche die 
Belastung, nichtnur der Achse und Radlagern, sondern auch der 
Stossdämpfer um ein Vielfaches erhöht.
Das macht sich bemerkbar, indem bei ganz bestimmter Geschwindigkeit es 
zu erhöhtem Flattern der Lenkung kommt.
Bei Unwucht mit Resonanz der Hinterräder wird das ganze Fahrzeug 
anfangen zu vibrieren.

[Joe D. (joerjen)]

Ab wann solche Unwuchten bemerkbar sind hängt auch maßgeblich von der 
Achskonstruktion ab...es gibt empfindlichere und weniger empfindliche. 
Weiterhin ist ebenfalls der Verschleißzustand der Fahrwerkslager, der 
ganzen Kugelköpfe und und und an diesem "Gefühlszustand beteiligt"....

[Alexander N. (trigondodekaeder)]

Ok, nachdem ich etwas recherchiert habe, bin ich immer wieder auf den 
Hinweis gestoßen, dass sich dynamische Unwuchten erst in der Rotation 
zeigen würden und statisch nicht zu ermitteln seien.

Wenn ich einen Reifen nun statisch auswuchte, indem ich ihn auf so einen 
kugelgelagerten Rollbock lege, dann entsteht da nach dem Wuchten ja 
quasi diese "Ebene", die durch den Masseschwerpunkt des Rades verläuft, 
der jetzt immerhin im Zentrum der Antriebsachte liegt. Diese "Ebene", 
auf der das Rad jetzt aber rotieren will, ist aufgrund der axialen 
Unwucht nicht parallel zur tatsächlichen Rotationsebene.

Wenn ich jetzt das Rad mit dem Achszentrum auf einen spitzen Dorn 
auflege (Siehe Abb.) dann müsste das Rad doch nun dazu neigen, sich mit 
der "idealen Rotationsebene" zur Schwerkraft hin auszurichten, also die 
Aussenfläche des Reifens aus dem Wasser kommen, oder? So könnte man 
durch paralleles Auflegen einer Dosenlibelle doch die axiale Unwucht 
auch rausbekommen, oder nicht?

[Chris H. (Firma: Selbständig Denkender) (keiningenieur)]

Aus der Praxis in der Werkstatt kann man sagen das es ab ca. 10g-15g 
unterschwellig wahrnehmbar wird. Wie bereits erwähnt worden ist hängt es 
massgeblich von der Geschwindigkeit ab.

Zum Thema Reifen und Felge, selten das die Felge mal keine Unwucht hat 
wenn man diese einzelnd vermisst.
Bei dem Reifen kann man schon mal bei >75g und absolut besschh... Reifen 
>100g innen und aussen auftragen.

Im Durchschnitt ist man zwischen 10g bis 55g unterwegs.

Richtig wuchtet mane Felge und Reifen einzelnd, um die Unwuchten 
gegeneinander arbeiten zu lassen. Bzw beim aufziehen beachtet man dann 
die Unwuchten. Dann bleibt immer noch der Höhenschlag.
Bei der genannten Größe gehe ich mal von Stahlflege aus.

Alexander N. schrieb:
> Und zwar
> geht es konkret um das dynamische auswuchten, bei dem nicht nur radiale
> unwuchten erkannt und eliminiert werden, sondern auch Unwuchten in
> axialer richtung.

Es ist schön wenn sich jmd darüber Gedanken macht. Auf der Wuchtmaschine 
sieht man es wenn das Rad verzogen ist, Reifen sind teilweise von Haus 
aus entsprechend "verzogen", wegen Lagerung/Lieferung usw. Die 
sogenannte 8.
Moderne Wuchtmaschinen kompensieren da schon einiges.
Aber es kommt immer auf die Nutzung an. Dem Ottonormalverbraucher reicht 
statisches wuchten. Das dynamische wuchten kann erst ab einer gewissen 
Reifenbreite durchgeführt werden.

Alexander N. schrieb:
> 0, 40, 50g? Ich weiß es
> nicht.

siehe oben im Text

> Ach ja, die Drehzahl hab ich vergessen... schneller als 200km/h fährt
> der Golfi nicht. Um es runder zu machen, nehmen wir mal 60m/s, bei einem
> Radumfang von nahezu 2m an und kommen auf ca 1800 1/min im Extremfall.

Ab 15g macht sich das langsam bei ca. 80-120km/h bemerkbar. Jenachdem 
welche Reifenkombo gefahren wird. 175/55 R13 ist wohl doch dezent anders 
als 275/35 R20.

Sicherlich sind es recht enorme Kräfte die auf die Fahrwerkskomponenten 
wirken aber alles in allem wenig Auswirkung im Verschleiß von Radlgern, 
weil recht zentral.
Eher gehts dort auf die Spurstangenköpfe und Quer/Längslenker.
Radlager verschleißen hauptsächlich wegen zu geringer Schmierung, 
minderwertige Qualität des Materials oder eindringen von Dreck wenn 
beschädigt.

Als Beispiel führe ich mal Transporter an die regelmäßig geschunden 
werden. Wenn dort mal auf Kundenwunsch nachgewuchtet wird, ist es schon 
erschreckend, wieviel Gramm Unwucht das Gerät anzeigt und die Frage an 
den Fahrer:
Sag mal und Vibrieren haste nicht ?
Antwort: Ich merk nix. (Axelzucken)

Skeptisch wie man ist macht man auch mal ne Testfahrt und tatsächlich 
sehr sehr minimal bis vernachlässigbar auch bei 120km/h.

[Alexander N. (trigondodekaeder)]

Vielen Dank mal für die Ausführliche Antwort.

Ich bastle derzeit an einem statischen Wuchtbock für meine Räder. Da ich 
bei meinen Recherchen immer wieder auf den Hinweis stieß, dass 
statisches Wuchten bei PKW Reifen nicht ausreichen würde, habe ich mir 
eben so meine Gedanken um die dynamische Komponente gemacht. Solche 
Wuchtböcke gibt es massenhaft für Motorrad Reifen, allerdings konnte ich 
nichts fertiges für PKW Reifen finden. Die Schwierigkeit liegt hier wohl 
an den recht großen Nabenbohrungen, die dazu noch von Hersteller zu 
Hersteller variieren. Und ich möchte hier keinen Zentrierkonus nutzen.

Ich habe schon über kleine 3-Backenfutter nachgedacht. die bekommt man 
für 40-50€ bei ebay. Für's erste werd ich aber vermutlich eine Radnabe 
für 15€ nutzen. Da meine Freundin das selbe Modell fährt, wäre das schon 
mal mit abgedeckt. Wenn jemand noch eine sinnvolle Idee für eine 
variable Zentrierung hat, die nicht allzu kompliziert technisch 
umsetzbar wäre, dannn wäre ich dankbar für Tipps :)

Mein experiment zum dynamischen Teil der Unwucht werde ich dann auch mal 
ausprobieren. Meiner Meinung nach sollte es funktionieren. Ist nur 
fraglich, ob es ausreichend empfindlich ist.

[Alexander N. (trigondodekaeder)]

Also falls mal jemand per Google hier herkommt, wollte ich abschließend 
noch was zum Endergebnis sagen. Ich habe für die Räder einen einfachen 
Wuchtbock geschweißt, bei dem die Räder auf einer 30er Welle zentriert 
auf 4 Kugellagern rollen. Das hat hervorragend funktioniert. Die größte 
Unwucht lag bei 35g, die geringste bei 15g. Danach waren alle Räder 
ruhig auf dem Bock. Mittlerweile sind sie auf meinem Golf montiert und 
ich bin schon vier mal auf der Schnellstraße damit gewesen. Bis 180kmh 
hatte ich keinerlei Vibrationen oder Störgeräusche. Der dynamische Teil 
des Wuchtens scheint bei gegebenen Parametern also tatsächlich 
vernachlässigbar. Das mag bei 325er Reifen auf 21" Felgen vielleicht 
wieder ganz anders aussehen, aber für meine 195/65R15 scheint es zu 
genügen.

Liebe Grüße

Alex