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technik:tretlager

Tretlager

Manche Leute nennen Tretlager auch "Innenlager", da die Lager oft im Tretlagergehäuse des Rahmens verbaut sind, was aber wenig Aussagekraft hat, da eigentlich alle Lager irgendwie "innen" sitzen. Zum Begriff siehe auch den entsprechenden Eintrag im Lexikon.

Früher gab es eine Sorte Tretlager, wobei jeder Hersteller eigene Maße verwendete. Inzwischen hat man sich auf ein Maß geeinigt - eigentlich 3 bei Vierkant - aber es gibt verschiedene Systeme.

Funktionsweise

Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Lager: Konuslager und Rillenkugellager. Dazu kommen allerdings noch etliche unterschiedliche Bauformen, die selbstverständlich untereinander inkompatibel sind…

Konuslager

Nur bei älteren Fahrrädern findet sich noch das demontierbare Konuslager. Mit wenig Werkzeug lässt sich dies auseinander schrauben, reinigen und neu einstellen. Das ist ein Kugellager, die Kugeln sind meist in einem Käfig zusammengefasst. Sie laufen im Zwischenraum zwischen Lagerschale und Achse, die Form dieses Raums wird durch zwei gegenüberliegende Koni umschlossen.

Der Vorteil dieses Lagers - die hohe Wartungsfreundlichkeit - wird ausgeglichen durch den höheren Montage- und Wartungsaufwand.

Patronenlager

Montage und Wartung sind teuer, also baut man zwei Kugellager und eine Tretachse in eine Patrone und verkauft diese als ganze Einheit. Der Einbau ist sehr einfach und warten kann man's nicht - nur austauschen. Die Lager sind bewährt und gut erhältlich. Technische Schwächen bei normalen BSA Vierkantlagern liegen im geringen Abstand der zwei Lager und der suboptimalen Vierkantform (kein definierter Anschlag auf der Welle, Gefahr der Lockerung etc.).

Rillenkugellager

Rillenkugellager (umgangssprachlich auch als "Industrielager" bezeichnet, also ohne die Achse wie bei der Patrone) - wie sie beispielsweise bei Rollschuhen oder Inline-Skates verwendet werden - gibt es in verschiedenen Größen. Da diese Lager recht zuverlässig und auch preiswert sind, kam man auf die Idee, sie in Fahrräder einzubauen. Sie sind absolut unproblematisch und wenn sie kaputt sind werden sie einfach ausgetauscht.

Außenliegende Lagerschalen

Der letzte Schrei bei Tretlagen sind die außenliegenden Lagerschalen. Statt zwei - auf Grund des Platzes - sehr nah beieinander liegenden Lagern ("Patronenlager") werden die "halben" Lager außen an das Tretlagerrohr des Rahmens angesetzt. Der größte Vorteil ist hier die Stabilität des Systems, vor allem für Radl-Fahrer die Probleme mit dem Verschleiß von Patronenlagern haben.

Stabilität

Das eigentliche Problem des Tretlagers neben den aus Kostengründen ggf. zu hohen Lagetoleranzen der 2 Lager gegeneinander! Dieses schmale Lager muss sehr hohe diagonale und rotationale Kräfte aufnehmen.

Ganz früher war das Tretlagergehäuse im Fahrradrahmen 73 mm breit (so wie bei 2017 Mountainbikes wieder), wurde dann aus Gewichtsgründen und um genügend Platz für Dreifach-Kettenblätter zu schaffen, auf 68 mm verschmälert. Jetzt kann man sich mal die Hebel ausrechnen: die Kurbeln sind etwa 170 mm lang, mehr als doppelt so lang wie das Lager breit bzw. Achse lang ist. Steht ein 80 kg schwerer Fahrer auf dem Pedal so muss das Lager Kräfte von über 2000 Newton aufnehmen - über die punktförmige Auflagefläche weniger (<20) Kugeln verteilt. Ist das Lager nicht stabil genug, so gibt es hier sehr schnell Schäden.

Durch die schmaler gewordenen Lager ist die Stabilität beeinträchtigt - außerdem sind Tretlager Opfer des Leichtbaus geworden. Leichtbau bedeutet weniger Material, also müssen die Achsen - die nun innen hohl sind - größere Durchmesser haben. Das Lager darf aber nicht dicker werden, also werden die Kugeln kleiner gebaut und halten dem Druck nicht mehr Stand. Der nächste logische Schritt ist also, die Lager wieder breiter zu machen - auch diesen geht die Industrie: bei Hollowtech II. liegen die Lager außen, neben dem Tretlager-Gehäuse des Rahmens. Doch Vorsicht, die Stabilität ist nicht viel größer als sie beim "veralteten" Vierkant war - denn sonst könnte man ja kein Gewicht sparen. Auch kommt der Gewinn nicht von der dicken Hohlachse, sondern von den weiter auseinander liegenden Lagern. Alles in Allem eine neue Lösung für ein altes Problem.

Verbindung Tretlager - Kurbel

Keilbefestigung

Bei ganz alten Fahrrädern sind die Kurbeln oft mit Keilen an der Tretlagerwelle befestigt. Die Kurbel hat Bohrungen an der Seite und die Welle eine dazu passende Aussparung oder Abflachung. Nachdem die Kurbel auf die Welle gesteckt und passend ausgerichtet wurde, wird der Keil wird dann seitlich von einer Seite in die Kurbel gesteckt und auf der anderen Seite mit einer Mutter gesichert.

Ein wesentliches Problem dieses Systems ist der Umstand, dass der Keil die gesamte Kraft von der Kurbel auf die Welle überträgt und sich unter Last dauerhaft verformen kann, was dann dazu führt, dass sich die Kurbel lockert - mitunter auch begünstigt durch eine ungenaue Montage. Der Austausch eines derart beschädigten Kurbelkeils kann im Einzelfall recht mühsam sein, da der Keil sich mitunter nur noch unter Einsatz "roher Gewalt" entfernen lässt. Aus diesem Grund ist dieses System nicht mehr üblich.

Vierkant

Die Kraftübertragung zwischen Kurbel und Tretlagerwelle erfolgt mittels eines Vierkants auf den die Kurbel aufgeschoben wird. Die Verbindung muss formschlüssig sein (spielfrei), damit kein Knacken entsteht. Dies wird dadurch erreicht, dass sich der Vierkant verjüngt, wie auch die Aufnahme. Die Verjüngung hat noch den Vorteil, dass sich die Verbindung förmlich festfrißt - was an dieser Stelle äußerst wünschenswert ist. Zwar gibt es Vierkant-Tretlager mit unterschiedlichen Abmessungen (JIS, ISO und Euronorm von 2013), doch dürfte sich inzwischen JIS (Japanischer Industrie-Standard) durchgesetzt haben. Die Vierkantform begünstigt die Lockerung der Pedale während der Fahrt, insbesondere wenn man bei der Montage die Tretkurbel nicht mit einem Hammer auf die Welle festgeschlagen hat und anschließend nicht mit 30 Nm (sehr fest!) (Herstellervorschrift ggf. abweichend) die Fixierschraube angezogen hat.

Octalink ist eine Eigenentwicklung von Shimano und hat acht statt zehn Nuten, daher auch der Name.

Doch halt - Octalink ist nicht gleich Octalink - es gibt zwei inkompatible Versionen!

ISIS

ISIS steht für "International Spline Interface Standard" und wurde von mehreren Herstellern als freie Alternative zu Octalink entwickelt.

Die Tretlagerwelle hat bei ISIS zehn Stege, die in entsprechende Nuten der Kurbel greifen. Dadurch soll die Kraftübertragung gleichmäßiger sein (wie das bei einer mehr oder weniger formschlüssigen Verbindung gehen soll ist fraglich). Außerdem ist die Achse dick und hohl ("die ist ja sehr viel stabiler" - wobei die Stabilität der Achse kein großes Problem ist, doch das ist oben beschrieben).

ISIS stand im Ruf, an Kinderkrankheiten zu leiden - schließlich ist dieses System das erste "moderne" mit Vielfachverzahnung. Ein klarer Nachteil ist das Fehlen der Koni - die wir von Vierkant her kennen - wodurch die Möglichkeit genommen ist, Toleranzen auszugleichen (z.B. Tausch von ISO auf JIS Vierkant).

Hollowtech

Und wieder eine Neuerung. Nur mit Neuerungen lässt sich schließlich Geld verdienen. Hollowtech ist zwar keine grundlegende Innovation, aber doch anders. Hier ist die rechte Kurbel fest mit der Welle verbunden (englisch oft als zweiteiliges Kurbelset bezeichnet anstatt 3, wo die Welle extra kommt), die durch die inneren Ringe der beiden Rillenkugellager im Rahmen gesteckt wird, während die linke Kurbel auf die Welle aufgesteckt und mittels Klemmung fixiert wird. Damit die linke Kurbel festen Halt findet, ist das Ende der Welle ähnlich wie bei ISIS oder Octalink mit feinen Nuten (engl.: "splines") ausgestattet, in die die entsprechenden Gegenformungen der Kurbel reinrutschen.

Kettenlinie

Beim Austausch von Tretlager oder Kurbel ist neben dem Verbindungssystem (Vierkant, Octalink etc.) auch die Kettenlinie zu beachten. Die Kettenlinie ist der Abstand von der Mitte der Kettenblätter (bei drei Kettenblättern definiert durch die Mittellinie des mittleren Kettenblattes, bei zwei Kettenblättern durch die Mitte zwischen den beiden Kettenblättern) zur geometrischen Mitte in Längsrichtung des Rahmens. Bei Fahrrädern mit nur einem Kettenblatt und einem Ritzel sollte die Kette in einer geraden Linie (also gestreckte "Z" Form vermeiden) vom Kettenblatt zum Ritzel verlaufen.

Beeinflusst wird die Kettenlinie von der Form der Kurbel und der Länge der Tretlagerwelle. Am einfachsten orientiert man sich am alten Tretlager, ansonsten hilft ein Blick in die Datenblätter der Hersteller oder auch nicht oder den Artikel von Sheldon Brown (Übersetzung: http://arnowelzel.de/wiki/de/fahrrad/sheldonbrown/chainline).

technik/tretlager.txt · Zuletzt geändert: 2017-07-29 20:00 CEST von awelzel