Können Radschrauben überdrehen bzw. länger werden: Und wann?

Aus gegebenen Anlass muss ich ein ganz handfestes Stück Physik aufwerfen.

Ich hab vorhin gerade meine Winterreifen montiert, als ein Nachbar vorbei-kommt, der bei der Werks-Feuerwehr von Mercedes arbeitet und zu mir sagt:

"Niiicht zu sehr anziehen! Sonst sind sie kaputt und halten niiie mehr!"

Mein erstes Gegenargument war, dass ich bei Radschrauben per Hand wohl kaum an das maximale Drehmoment herankomme. Wenn überhaupt, dann würde sowas doch mit dem Pressluft-Schlagschrauber passieren?

"Ja aber" meinte mein Nachbar "die Radschrauben haben doch selber gar nichts zu tragen. Die Last wird von der Radnabe getragen".

Nun habe ich argumentiert, dass ein PKW-Rad ja nicht wie das Rad eines Ochsenkarrens auf eine Achse gesteckt und von dieser getragen wird. Bei der Montage von PKW-Rädern würde vielmehr ein Kraftschluss hergestellt werden, der dann durch Reibungs-Widerstand selbstverständlich die wesentlichste Last von den Schrauben nehmen würde. Damit dieser Kraftschluss entstehe, müssten doch aber gerade die Radschrauben fest angezogen werden?

Mein Nachbar darauf: "Aber die Radschrauben sind aus ganz weichem Stahl und verziehen sehr leicht."

Ich wieder: "Gut - aber dann muss man doch etwas falsch machen? Zum einen sind die Schrauben schon fast vollkommen im Gewinde, wenn sie fest angezogen werden. Die Kraft wird dann also verteilt. Zum anderen bewirkt der Konus der Radschrauben, dass man sie irgendwann doch gar nicht mehr fester anziehen kann - selbst wenn man große Kraft aufwendet!?"

Er darauf: "Aber dann würden beim Radwechsel nicht so viele Radschrauben kaputt-gehen! Die werden länger und halten danach nie wieder!"

Ich schließe ab: "Gut - ich lese mir das nochmal durch oder schreib mal in einem Motor-Talk. Einleuchten tut mir das nicht ganz, was du sagst. Wieviele Radschrauben gehen denn kaputt im Durchschnitt?"

Er: "Bei jedem Radwechsel mindestens eine."

Meine Fragen also erst einmal hier an alle Physiker-Profis und Hobby-Physiker:

1. Kann man Radschrauben trotz des Konus überdrehen und ihr Gewinde beschädigen? Ich mache schon jahrelang mit ein und denselben Radschrauben meine Radwechsel.
2. Wenn ja - wodurch wird das Gewinde beschädigt?
3. Können Radschrauben länger werden durch zu festes Anziehen, so dass sie später nicht mehr halten?
4. Falls ja : Es handelt sich bei Radschrauben um Sicherheits-Elemente eines PKW. Es müsste doch unbedingt Techniker auf den Plan rufen, wenn bei jedem Radwechsel Radschrauben kaputt gehen!?
5. Gibt es wirklich Schwachstellen an den Felgen (ich denke insbesondere an Alu-Felgen)? Ist es bei denen eventuell tatsächlich möglich, den Konus weiter zu drehen als bei Stahlfelgen?

So - das gleiche werde ich also in einem Motor-Talk fragen. Und dann bin ich mal gespannt auf die Antworten und den Vergleich.
Hier interessiert mich natürlich mehr die Theorie.
Im Motor-Talk setze ich mehr auf Antworten aus praktischer Erfahrung.

1. Kann man Radschrauben trotz des Konus überdrehen und ihr Gewinde beschädigen? Ich mache schon jahrelang mit ein und denselben Radschrauben meine Radwechsel.
2. Wenn ja - wodurch wird das Gewinde beschädigt?
3. Können Radschrauben länger werden durch zu festes Anziehen, so dass sie später nicht mehr halten?
4. Falls ja : Es handelt sich bei Radschrauben um Sicherheits-Elemente eines PKW. Es müsste doch unbedingt Techniker auf den Plan rufen, wenn bei jedem Radwechsel Radschrauben kaputt gehen!?
5. Gibt es wirklich Schwachstellen an den Felgen (ich denke insbesondere an Alu-Felgen)? Ist es bei denen eventuell tatsächlich möglich, den Konus weiter zu drehen als bei Stahlfelgen?




1 welcher konus ?

2 meistens wird die schraube zerstört statt das gewinde der mutter.

3 klar jede schraube kann sich überdehnen.

4 dafür giebt es einen drehmomentschlüssel um die schrauben im richtigen drehmoment anziehn zu können

5 welcher konus :D ? ^^

@sunaJJanus
ahhh ich sehe :D ^^
1 ja klar kann man




5 nein der konus wird nicht beschädigt sondern die schraube .

sunaJJanus schrieb:Er: "Bei jedem Radwechsel mindestens eine."

das ist natürlich völliger Blödsinn. Die Kraft die man dabei aufwenden muss ist ja nicht gerade gering. Ich Persönlich kenne keinen Fall, wo die Rad schraube überdreht war. Und jeder weiß doch das nach ganz fest, ganz lose kommt.

sunaJJanus schrieb:1. Kann man Radschrauben trotz des Konus überdrehen und ihr Gewinde beschädigen?

Ja.
Aber um die dafür notwendige Kraft aufzubringen brauchst Du entweder eine große Verlängerung oder einen zu hoch eingestellten Schlagschrauber.

Die Schraube wird dann abreißen.

sunaJJanus schrieb:2. Wenn ja - wodurch wird das Gewinde beschädigt?

Das Gewinde wird nur dann beschädigt, wenn die Schraube scheif angesetzt wird, bereits beschädigt ist, oder das Gewinde verschmutzt ist.

sunaJJanus schrieb:3. Können Radschrauben länger werden durch zu festes Anziehen, so dass sie später nicht mehr halten?

Im Bereich des Schraubenkopfes kann sie überdehnt werden und reißen.

sunaJJanus schrieb:4. Falls ja : Es handelt sich bei Radschrauben um Sicherheits-Elemente eines PKW. Es müsste doch unbedingt Techniker auf den Plan rufen, wenn bei jedem Radwechsel Radschrauben kaputt gehen!?

Also ich habe noch nie eine Radschraube beschädigt. Selbst viel zu fest gezogene Radschrauben haben nicht versagt.

sunaJJanus schrieb:5. Gibt es wirklich Schwachstellen an den Felgen (ich denke insbesondere an Alu-Felgen)? Ist es bei denen eventuell tatsächlich möglich, den Konus weiter zu drehen als bei Stahlfelgen?

Man kann schon den Konus bei zu starkem Anziehen beschädigen. Er wird dann etwas flacher und breiter.
Bei Alufelgen ohne Stahleinsatz geht das sogar relativ leicht.

Wenn Du die Radschrauben mit dem vorgeschriebenen Drehmoment anziehst, bist Du immer auf der grünen Seite.

@sunaJJanus

Ich ziehe Radschrauben bei Alufelgen grundsätzlich mit 120 Nn an.
Die Radschrauben und die Radnabe sind ja aus unterschiedlich harten Materialien, in der Regel gibt das weichere Material zuerst nach, entweder Radnabe oder Radschraube. Um den Schraubenkopf abzureißen, muss nur das Drehmoment groß genug sein (normale Radschraubenfestigkeit müsste 12.9 sein, wenn ich mich recht erinnere).

Weiterhin kann es zu Beschädigungen an der Felge kommen, wenn die Schrauben zu fest angezogen werden. Grade bei Stahlfelgen hat man sehr schnell die Zentrierung verbogen. Bei Alufelgen kommt es hier weniger zu Verzug, als eher zu einem Riss des Materials. Da kann dir im schlimmsten Fall der "Felgenstern" in Teilen rausbrechen.

Also mir persönlich ist es bisher noch nie passiert.

Die Schrauben an meinem Golf haben die letzten 24 Jahre gehalten... :D

Aber ein Nachbar hat an seinem Fiesta schon mal eine Schraube durch zu starkes fest drehen kaputt gemacht.

Aber bei jedem Radwechsel ein bis zwei Schrauben wie dein Nachbar? Dann macht er etwas gehörig falsch :ask:

nach fest kommt ab. wer sicher gehen will, macht das mit einem sog. drehmoment-schraubenschlüssel, der klickt bei entsprechend eingestellter kraft. nach dem klicken allerdings dann NICHT mehr weiter drehen, hehe

solche spezis hatte ich nämlich auch schon mal ;)

Erst einmal vielen Dank!
So gut wie alle meine Frages sind schon profund beantwortet.
Besonderen Dank an dich, @klausbaerbel !
Du warst sehr ausführlich.

Was bleibt ist das "Länger-Werden" der Radschrauben. Sowas hab ich ehrlich gesagt noch nie gehört. Wie sollte das denn rein physikalisch vonstatten gehen? Wie soll ich denn auf den Bolzen in Längsrichtung beim Drehen eine solche Kraft ausüben, dass ich ihn "langziehe" ohne den Kopf abzudrehen?
Und selbst wenn es ginge - dann bliebe immer noch eine Frage:
Warum sollte eine etwas längere Schraube dann nicht mehr halten?
Ich gehe doch davon aus, dass ich die Schraube dann noch ein Stückchen weiter ins Gewinde der Radnabe drehen könnte?
Hat mein Nachbar da also frei phantasiert?

Ansonsten:
Es läuft also bei Radschrauben auch nicht viel anders als dort, wo ich die Erfahrung mit normalen Schrauben auch schon gemacht habe:
Man dreht irgendwann den Kopf ab.

Wie gesagt: Ich wechsle meine Räder schon seit ewiger Zeit per Hand. Und was ihr sagt, entspricht genau meiner Gefühls-Einschätzung: Wenn ich eine Radschraube abdrehen wollte, bräuchte ich entweder eine Verlängerung oder vorneweg 300 Stunden im Bodybuilding-Studio. Unter normalen Umständen wird mir das also mit dem Kreuzschlüssel nicht gelingen.

Bei einer normalen Schraube habe ich es nur mit Reibung zu tun, die zu überwinden ist, sobald der Kopf aufsitzt. Bei den Radschrauben muss zusätzlich Energie aufgebracht werden, durch die der Konus verformt wird, wenn man es übertreibt?

Es ist also richtig, dass unter normalen Umständen der Konus (neben der Zentrierung) dafür sorgt, dass das nötige Drehmoment zuerst kontinuierlich steigt und sich die Schraube schließlich gewissermaßen "festfrisst", weil der Durchmesser des Konus nun dem Durchmesser des Lochs entspricht und ein größerer Durchmesser eben (ohne Verformung) nicht mehr durchs Loch geht. In Wirklichkeit ist das natürlich in 3D nicht nur ein Loch, sondern das ist ja auch zum Konus ein wenig negativ-geformt.


Übrigens: Das mit einer kaputten Radschraube pro Radwechsel ist nicht seine persönliche Erfahrung. Das ist Mercedes-Werkstätten-Erfahrung, wie er mir sagte. Ich würde eher vermuten, dass das eine Mär ist. Und bei sowas hat man doch immer gleich den Verdacht:
"Klar, geht in Werkstätten bei jedem Radwechsel mindestens eine Schraube kaputt, wenn man dem Kunden dafür dann immer 4 Neue verkaufen kann (was ihm, wenn er überhaupt mal nachfragt, aus Sicherheitsgründen plausibel gemacht wird).
Vor nicht gar zu langer Zeit hatte ich z.B. einen Platten. Sofort die Empfehlung, den Reifen nicht zu flicken, sondern durch einen neuen zu ersetzen (ist soweit o.k.). Einen Reifen alleine sollte man aber nie wechseln - sondern mindestens immer die beiden Reifen einer Achse (auch noch o.k.). Das Sinnvollste wäre es aber, immer 4 Reifen auf einmal zu wechseln.
Es kostet dann immer etwas Kraft, seinen eigenen Kopf zu behalten und sich nicht einfach überreden zu lassen. Und ich schätze - WER wird sich schon dran hochziehen als Kunde, wenn ihm bei jedem Radwechsel 4 neue Radschrauben auf die Rechnung gesetzt werden? Es wird ihm in aller Regel gar nicht auffallen. Begründet muss es aber werden (für den Fall des Falles).

sunaJJanus schrieb:Was bleibt ist das "Länger-Werden" der Radschrauben. Sowas hab ich ehrlich gesagt noch nie gehört. Wie sollte das denn rein physikalisch vonstatten gehen? Wie soll ich denn auf den Bolzen in Längsrichtung beim Drehen eine solche Kraft ausüben, dass ich ihn "langziehe" ohne den Kopf abzudrehen?

Schrauben können gedehnt werden. Bis zu dem Punkt, an dem das gefüge anfängt nachzugeben und sich Risse bilden.

Das geht allerdings nur in dem Bereich der als Schaft ausgebildet ist. Also dort wo sich kein Gewinde befindet, bzw der Bereich (Auch mit Gewinde) der nicht im Gewinde der Radnabe steckt.

Bei Radschrauben ist das nur ein kurzer Bereich. Ich wage aber zu bezweifeln, daß man das messen könnte. Die Schraube wird eher Risse bekommen und dann abreißen.

sunaJJanus schrieb:Und bei sowas hat man doch immer gleich den Verdacht:
"Klar, geht in Werkstätten bei jedem Radwechsel mindestens eine Schraube kaputt, wenn man dem Kunden dafür dann immer 4 Neue verkaufen kann (was ihm, wenn er überhaupt mal nachfragt, aus Sicherheitsgründen plausibel gemacht wird).

Ja, das steht da sicherlich im Hintergrund.

sunaJJanus schrieb:Sofort die Empfehlung, den Reifen nicht zu flicken, sondern durch einen neuen zu ersetzen (ist soweit o.k.). Einen Reifen alleine sollte man aber nie wechseln - sondern mindestens immer die beiden Reifen einer Achse (auch noch o.k.). Das Sinnvollste wäre es aber, immer 4 Reifen auf einmal zu wechseln.

Einen Reifen würde ich nur für den Notfall flicken lassen und schnellstmöglich austauschen.

Reifen kann man bedenkenlos auch einzeln erneuern, wenn Das Profil der restlichen Reifen noch ausreichend vorhanden ist, bzw keine zu große Differenz zwischen neuem und alten Reifen besteht, und der neue Reifen kein anderes Profil hat.

Alle 4 Reifen dann zu erneuern ist Verkaufsargument. Es sei denn die restlichen 3 Reifen sind sowieso schon verschlissen oder das Profil ist nicht mehr erhältlich, wie es mir passierte.

@sunaJJanus
Aus meinem Berufsleben heraus weiss ich, dass man Gewindebolzen sehr wohl durch zu starkes
anziehen 'langziehen' kann. Hier spielt die Stahlsorte eine entscheidene Rolle. Das passiert nämlich bei den 'zähen' Stählen, die nicht zu spröde und auch nicht zu weich sind.

Durch das Langziehen des Gewindebolzens verändert sich natürlich auch das Gewinde darauf und durch das dann Heraufdrehen einer normalen guten Gewindemutter würde man das Gewinde
zerstören.............

rockandroll schrieb:nach dem klicken allerdings dann NICHT mehr weiter drehen, hehe

solche spezis hatte ich nämlich auch schon mal ;)

Hehe, Kenne ich auch.

"Noch etwas mehr für die Sicherheit!"

@klausbaerbel
genau :D

Vielen vielen Dank also nochmal!

Also in Bezug auf das "Langziehen" bin ich dann doch um eine Erkenntnis reicher! Man lernt immer noch was dazu... Man kann also doch nicht nur Köpfe abdrehen oder verformen - man kann sehr wohl auch Langziehen und die Gewinde kaputt-kriegen.

Würd' jetzt am liebsten mit dem ganzen Dorf mal eine Testreihe machen und sehen, wer seinen Bolzen am stärksten langziehen konnte.

Ich würde auch auf jeden Fall einen Drehmomentschlüssel empfehlen. Dann ist man auf der sicheren Seite. Überdrehen ( "zu " fest anziehen " " ) ist möglich, aber dafür muss man schon zwei linke Hände haben, um das zu schaffen, und stark wie ein Wikinger muss man obendrein noch sein. So haben wir mal versucht einen Zwillingsreifen bei unsererm Trecker ( ein Eicher " Königstiger " ) abzumontieren, nacht dem Mais Silo machen. Für so einen Trecker Reifen brauchst du natürlich beste Qualität an Radmutterschlüssel, sonst fliegt dir der Schlüssel um die Ohren. Die Schrauben, waren manches mal sowas von fest, das man ein Verlängerungsrohr zum losdrehen der Radmutterschrauben brauchte. Und selbst damit mußte man sich noch mit 2 Mann richtig abmühen, das man die Schrauben losbekam. Diese Schrauben, sind natürlich auch aus dem härtesten Stahl den man sich nur denken kann. Kann schon seine, das es möglich wäre beim Auto so eine Schraube auch zu überdrehen, aber dann wäre sie viel zu fest gedreht worden. Es gibt auch inzwischen Dremomentschlüssel mit Digitalanzeige und Summton, wenn das Anzugslimit erreicht wurde.

@sunaJJanus


Wikipedia: Drehmomentschlüssel

Drehmomentschlüssel hin oder her. Wenn man privat in der Garagenwerkstatt selbst die Reifen montiert und es passiert was mit den Reifen bedingt durch Montierung, ist man nicht versichert. So ist es bei den neueren Autos. Auskunft meiner Werkstatt und der Versicherungsagentur. Im Übrigen im Falle einer Verunglimpdung derselben müßte man auch den Radwechselauftrag von der authorisierten KFZ-Werkstatt nachweisen.

Früher mit den alten Karren habe ich auch die Räder von den Nachbarn/Bekannten austauschen lassen. Das war die Kiste Bier noch nicht so teuer, wie einlagern ( heute hat man weniger Platz in der Garage) und umsetzen der Reifen.

zum Thema "Können Schrauben länger werden"
es gibt auch spezielle Dehnschraube, diese werden in der Regel auch nur ein mal verwendet,
Wikipedia: Dehnschraube

z.B. Zylinderkopf-Schrauben diese werden nach dem festziehen ca 2 bis 4 mm länger....
oder beim Audi: hier ist die Radnabenschraube auch so eine Dehnschraube ....

naja, Radschrauben sind keine Dehnschrauben aber im Grunde passiert, beim "zu feste anziehen" das gleiche, die werden am Schafft dünner und dünner bis sie reißen (wen nicht vorher das Gewinde kaputt geht)...

@sunaJJanus

Hi,

wie schon empfohlen, mit Drehmomentschlüssel anziehen.

sunaJJanus schrieb am 09.11.2013:3. Können Radschrauben länger werden durch zu festes Anziehen, so dass sie später nicht mehr halten?

Nein, die können nicht länger werden.
Gewindeverbindung ist an sich eine schiefe Ebene die an einem Bolzen rundherum verläuft.
Beim Anziehen werden die zwei Flächen (Mutter- und Schraubengewinde) aufeinander gepresst und somit entsteht ein grösserer Reibungswiederstand an den Gewindeflächen.
Beim Anziehen der Radschraube wird die Presskraft zwischen den Gewinden (Mutter und Schraube) vergrösstert und der Reibungswiderstand auch.
Die "Anziehkraft" wird zwischen Gewindeverbindung (Mutter und Schraube) und gewindeseitige Schraubenkopf erzeugt. (Dazu unter mehr unter Hebelwirkung*)

Auf
Wikipedia: Gewinde
steht:

Schrauben erzeugen dadurch ihre Haltekraft bzw. dort, wo Lasten bewegt oder Druck beziehungsweise Zug erzeugt werden

O.k., ist also davon auszugehen, dass eine Radschraube so genormt ist, dass eine gewisse "Elastität" besitzt.
Was passiert beim Aniehen der Radschraube?
Schraube geht locker rein, Reibungswiederstand an den Gewindeflächen nimmt zu, Schraube schwerer drehbar, dann stockt es .... und hier kann man tatsächlich Überdrehen,
Kräftemässig besteht zwischen Gewindegang und äussere Fläche des Schraubenkopfes eine ...
(*)
... Hebelwirkung und die Hebepunkt an der die beide Kräfte wirken ist am Anfang der Gewinde, direkt unterhalb des Schraubenkopfes.
Gewinde ist also aufeinandergepresst, mehr geht nicht, aber an dem Schraubenkopf kann man ja noch drehen , u. U. mit Verlängerung (=Kraftverstärkung auf der Schraubenkopfseite).... und dies kann zur Materialüberlastung führen, da die Kräfte innerhalb der Radschraube wirken, wird sie bei Überlastung an der Laststwirkstelle deformiert, evtl. wird der Schraubenkopf abrechen.

Ein Drehmomentschlüssel verhindert die Überlastung nach Nm.
Die Belastbarkeit eines Materials ermittelt man mit dem "Zugversuch"-Prüfverfahren.
Siehe Wikipedia:
Zugversuch
Bei der Beschreibung einer Zugverfestigungskurve rechts am Diagramm (Abbildung 1) ist z.B. sehr gut sehen - wir nehmen mal an, dass die Diagrammlinie deine Radschraube darstellt in die wirkende Kraft dein Werkzeug ist:
- Radschraube geht super rein (noch nichts auf dem Diagramm, es wirken ja keine Kräfte)
- Kräfte Wirken, es wird schwerer zu drehen- (Anfange Diagrammlinie
- ziehst weiter, geht ganz schwer, Material hält sich wacker (Diagrammlinie steigt als eine Linie)
(ab hier Drehmomentschlüssel wäre gut ;-)
- jetzt ruckelt beim festziehen, du denkst "ha, wird wieder locker? also nachziehen" (Diagrammlinie hoch und runter = Material im elastischen Bereich und formt sich zurück bei Last)
- jau und jetzt geht es ganz leicht, abhier findet eine bleibende Verformung statt (Diagrammlinie ist nicht mehr elastisch, sondern kurvenfürmig steigend, evtl. Schraubenkopf deformiert, z.B. Sechskant rutsch durch, die Kanten sind weg)
- peng hat es gemacht, Schraubenkopf ab (Diagrammlinie hat die Spitze erreich)
- Schraubenkopf liegt auf dem Boden, da gucken noch so Materialfäden an der Bruchstelle raus (auf dem Diagramm die wieder in Kurvenform abflachende Linie ... Bildhaft: die Materialfäden haben noch was zusammengehalten

Die maximala Anziehkräfte sind von Material (Metall, Kunststoff, ...) und Gewindeart abhängig und ist DIN-genormt, die Angaben sind auch in Tabellen und Tabellenbücher (z.B. für die Metallbranche) aufgeführt.

Falls ich es richtig weiss (Nachweis habe ich leider nicht), ist die max. Nm was an dem Drehmomentschlüssel einzustellen ist, auf dem Radschraubenkopf als Kommazahl eingegossen oder eingraviert.

ich habe schonmal eine Schraube überdreht.
Mit einem stinknormalem Kreuzschlüssel.
die Schraube konnte man weder raus noch rein drehen und ich musste zur Werkstatt und ein neues Gewinde rein drehen lassen.
(Fiat) .
bei meinen Audi hat die Werkstatt schon eine Schraube abgebrochen bevor der Drehmoment Schlüssel dran war.

electrorider schrieb:ich habe schonmal eine Schraube überdreht

ja, ok. Es ist selbstkritisch das zuzugeben. Dafür gebührt Respekt.