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Fahrradmechaniker/-in EFZ Fahrrad- und Kleinmotorradmechaniker/-in EFZ 1. Lehrjahr Bildungsplan 2012

1. Lehrjahr

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Inhaltsverzeichnis A1 RAHMEN

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Bildungsplan

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Bike History Die Erfolgsstory des Mountainbikes Der Weg zum Erfolg Clunker-Cliquen - die Anfänge in Marin County Konstruktion des ersten Breezer Bikes Wichtige historische Meilensteine Fahrradtypen All Terrain Bike (ATB) Mountain Bike (MTB) Full Suspension Bike (Fully) Hardtail Cross-Country Bike Race Bike All-Mountain-Bike Enduro Bike Downhill und Freeride Bike Citybike Trekking Bike (TRB) Rennrad Hybridrad Gesetzliche Vorschriften Fahrräder Die „bfu“ erlässt Richtlinien zur Steigerung der Fahrsicherheit.

Transportmöglichkeiten von Kindern

7 7 7 8 8 8 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 20 21

Fahrradrahmen Beanspruchungen Rahmenbauformen Bauteile des Rahmens Werkstoffe Rahmenrohre Rohrwerkstoffe (Rahmenwerkstoffe) Weitere Werkstoffe Stahl Aluminium Titan Carbon Endverstärkte Rohre Anwendungsbeispiel: Bauteile des Rahmens Rohrverbindungen Kohlenfaserrahmenrohre Herstellung von Bauteilen Auftrag Carbon Rahmen

23 23 24 25 26 26 27 28 30 31 32 33 34 35 35 36 47 48 51

2 1. Lehrjahr

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A2 RÄDER UND BEREIFUNG

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Bildungsplan

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Räder und Bereifung Räder Räder bestehen aus folgenden Teilen: Radnabe Radkörper Das Drahtspeichenrad Speichen Arten Das Kunststoffrad

54 54 54 55 56 56 57 57 58

Felge

58 58 58

Aufgaben Fahrrad-Felgenarten Bereifung Anforderungen an die Bereifung: Der Kammsche Kreis Reifenaufbau Fahrradbereifung Masse am Reifen ETRTO Historische Masse Die deutsche Klassifizierung Das Französische Abmessungssystem Reifenbegriffe

59 59 59 60 62 63 63 63 64 64 65

Schläuche Fahrradbereifung Zusatzinformationen Montageanleitung Tubeless (UST) Reifen

66 67 68

3 1. Lehrjahr

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B1 KETTENANTRIEBE

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Bildungsplan

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Der Antrieb am Fahrrad Kurbelgarnitur mit Kettenblätter Pedalgewinde Q-Faktor Berechnungen zum Drehmoment an der Kurbel Kettenlinie Tretlagereinheit Patronen-Tretlager Kurbelbefestigung Tretlagerbezeichnungen Masse am Tretlager Tretlagergewinde Warum sich ein Tretlager löst oder festzieht?

Aussenliegende Lagerschalen Press Fit Lager Kette Verschleissprüfung der Kette Wartung der Kette Materialien an Ketten Kettenabmessungen Kettennieten und –Verschlüsse Kettennietbolzen Kettenschlösser Übersicht mit unterschiedlichen Kettentypen und Anwendungsbereiche Berechnungen zur Ketten-Teilung Ritzel und Kränze Schalthilfen: Masse am Kettenblatt Tabelle mit Lochabständen Übersetzungs-Berechnungen Lernkontrolle Riemenantrieb Antriebsriemen: Bauartbedingte Eigenschaften Auftrag: Belt handling and installation Einsatzgebiet

70 71 71 71 72 74 74 76 76 76 77 77 77 80 81 82 83 84 84 84 85 85 85 86 87 88 90 90 90 91 92 93 93 94 95 98 99

B2 KETTENSCHALTUNGEN

100

Bildungsplan Hinweise zum Thema

100 100

4 1. Lehrjahr

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A1 Rahmen Bildungsplan 1. Rahmenbauarten unterscheiden und beschreiben.

2. Rahmenwerkstoffe unterscheiden und Eigenschaften erklären.

3. Die Begriffe der Fahrwerksgeometrie am Fahrradrahmen Auswirkungen auf die Fahrphysik beschreiben.

benennen

und

deren

6 1. Lehrjahr

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Bike History Die Erfolgsstory des Mountainbikes Der Weg zum Erfolg Wer hätte das gedacht? Da rasen in den siebziger Jahren ein paar verrückte Hippie-Cliquen mit Rädern vom Schrottplatz die Hügel Kaliforniens hinab, weisse Staubfahnen hinter sich lassend und zwei Jahrzehnte später gibt es für ihr wildes Hobby bei den Olympischen Spielen 1996 in Atlanta die ersten Goldmedaillen.

Die rostigen Clunker-Bikes („Clunker“ bedeutet im Englischen so viel wie Klapperkiste), behäbige Drahtesel mit geschwungenem Oberrohr und breiten Reifen, wie sie die Zeitungsjungen in den dreissiger bis fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts fast überall in Amerika benutzten, sind zu Sportfahrzeugen auf höchstem technischen Niveau mutiert. Ein neuer Fahrradtyp hat den Globus erobert.

Mit Höchstgeschwindigkeit ist das Bike in die Bestsellerlisten der Sportartikelhersteller geschossen. In Deutschland sitzen mittlerweile 5,1 Millionen Menschen mehr oder weniger regelmässig auf ihrem Mountainbike. Die Gründe für den immensen Erfolg des neuen Sports sind so vielfältig wie die Menschen selbst, die voll Begeisterung im Sattel sitzen: Naturerlebnis, Gesundheit, Fitness, Speed, Spass und Freiheit.

Jeder Tritt bergauf bedeutet ein Stück Abstand von Stress und Hektik des Alltags, jeder Meter Abfahrt erzeugt ein inneres Hochgefühl. Fliegen kann kaum schöner sein.

7 1. Lehrjahr

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Entscheidend zur Erfolgsstory des Mountain Bikes beigetragen haben drei Faktoren.

Erstens: Der Outdoor-Trend. Zweitens: Technische Innovationsfreudigkeit. Drittens: Die Leidenschaft der Bikepioniere weltweit.

Sicher, schon immer hat es Menschen gegeben, die es mit dem Fahrrad ins Gelände zog.

Doch nie hatte das so dramatische Konsequenzen wie bei den kalifornischen Bikepionieren.

Sie revolutionierten die gesamte Fahrradindustrie. Auch wenn sie das Rad nicht neu erfunden haben, so ist es ihnen doch gelungen, eine ganz neue und in seiner Faszination noch nie dagewesene Variante des Radsports zu schaffen.

Clunker-Cliquen - die Anfänge in Marin County Die wilden Jahre der Bikepioniere. Mit Hippie-Mähne, zerschlissenen Jeans und Clunker-Bikes vom Schrottplatz fegten die kalifornischen Bikepioniere Gary Fisher, Charles Kelly und Joe Breeze die Hügel von Marin County hinab.

Konstruktion des ersten Breezer Bikes

Und hier das Resultat

8 1. Lehrjahr

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Wichtige historische Meilensteine Dokumentieren Sie &ct, auf separaten' Arbeitsblättern weitere für Sie interessante und wichtige Meilensteine in der Geschichte des Fahrrads. Ergänzen Sie diese Ereignisse, wenn möglich noch mit Bildern.

Verwenden Sie Fachbücher, Internet und eigene Unterlagen (z.B. im Betrieb) als Hilfe!

9 1. Lehrjahr

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Fahrradtypen Im Laufe der Zeit haben sich die Fahrräder mehr und mehr auf ihren Verwendungszweck hin spezialisiert und unterscheiden sich daher z.T. erheblich in Konstruktion und Ausstattung voneinander.

Sieht man einmal von dem grundsätzlichen Unterschied zwischen Damen- und Herrenrad ab sowie von Sonderkonstruktionen wie Liegerad, Tandem, Saalsportrad und ähnlichem, so findet man schon beim ganz „normal“ wirkenden Fahrrad charakteristische Typenunterschiede.

In den letzten Jahren hat sich als wichtigster Unterschied der zwischen „Strassen- und Geländerad“ herauskristallisiert. Bauart, Bereifung, Übersetzungsbereich usw. sind hier auf die wesentlich unterschiedlichen Rollbahnbedingungen hin ausgelegt, denen die beiden Fahrradtypen begegnen.

Beschreiben Sie die jeweiligen Fahrradtypen: All Terrain Bike (ATB)

10 1. Lehrjahr

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Mountain Bike (MTB)

Full Suspension Bike (Fully)

11 1. Lehrjahr

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Hardtail

Cross-Country Bike

12 1. Lehrjahr

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Race Bike

All-Mountain-Bike

13 1. Lehrjahr

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Enduro Bike

Downhill und Freeride Bike

14 1. Lehrjahr

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Citybike

Trekking Bike (TRB)

15 1. Lehrjahr

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Rennrad

Hybridrad

16 1. Lehrjahr

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Gesetzliche Vorschriften Die Zweiradmechaniker/Innen müssen die gesetzlichen Vorschriften in der Verordnung über die technischen Anforderungen an Strassenfahrzeuge (VTS) nachschlagen und an Beispielen erklären können. Ebenfalls sollen Sie den Artikel und den betreffenden Absatz bei folgenden Fragen nennen.

Fahrräder

Definition

Kennzeichen am Fahrradrahmen

17 1. Lehrjahr

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In welchem Artikel bzw. Absatz sind die Abmessungen für Fahrräder beschrieben?

Welche Lichter sind am Fahrrad vorgeschrieben und welcher Artikel und Absatz regelt dies?

Sind am Körper getragene Beleuchtungsvorrichtungen zulässig?

Am Fahrrad sind verschiedene Rückstrahler vorgeschrieben.

• • •

Wo?

Wo sind Rückstrahler vorgeschrieben?

Welche Farben müssen diese Rückstrahler aufweisen?

Welche Grösse müssen sie aufweisen?

Farbe?

Grösse in cm2

18 1. Lehrjahr

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Welche Vorschriften müssen die Bremsen an Fahrrädern erfüllen?

Wie lauten die Vorschriften für die Bereifung an Fahrrädern?

Gibt es Ausnahmen betreffend Ausrüstung von bestimmten Fahrrädern?

Müssen alle Fahrräder eine Diebstahlvorrichtung haben?

19 1. Lehrjahr

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Die bfu erlässt Richtlinien zur Steigerung der Fahrsicherheit.

„Kluge Köpfe schützen sich“….

Interpretieren Sie diesen Slogan und erklären Sie, weshalb man beim Fahrradfahren immer einen Helm tragen sollte, obwohl keine Vorschrift besteht.

20 1. Lehrjahr

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Transportmöglichkeiten von Kindern Welche rechtlichen Bestimmungen gelten für Kindersitze?

Welche rechtlichen Bestimmungen gelten für Trailer-Bike?

21 1. Lehrjahr

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Welche rechtlichen Bestimmungen gelten für Kinderanhänger?

22 1. Lehrjahr

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Fahrradrahmen • • • •

Der Rahmen stellt „als Rückgrat“ die Verbindung zwischen Lenkkopf und Schwingenlager oder zwischen Lenkkopf und Hinterrad her.

Er muss bei geringem Baugewicht eine hohe Festigkeit aufweisen.

Wird aus verschiedenen Werkstoffen, Rohrdurchmessern, Rohrwanddicken und Rohrformen hergestellt.

Im Fahrbetrieb wird er statisch und dynamisch hoch belastet.

Beanspruchungen

Vom Herrenrahmen, mit einem trapezförmigen Hauptrahmen und einem Hinterbau in Dreieckform, werden alle im Fahrbetrieb auftretenden Druck-, Zug-, Biegc- und Schwingungsbelastungen aufgenommen.

23 1. Lehrjahr

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Rahmenbauformen

24 1. Lehrjahr

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Bauteile des Rahmens

5

7

1

4

5 1

9 10

3

2

8

1 12

1 11 6

1

Top tube

2

Connecter

3

Down tube

4

Head tube

5

Steering lugs (upper and lower)

6

Bottom bracket housing

7

Seatlug

8

Centerlug

9

Seat tube

10

Seat stays

11

Chain stays

12

Drop outs

25 1. Lehrjahr

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Werkstoffe Rahmenrohre Die Rohrlängen und Winkel am Fahrradrahmen werden durch folgende entscheidende Punkte bestimmt:

Unterschiedliche Einsatzzwecke verlangen verschiedenartige Rohrtypen.

Von Bedeutung sind:

26 1. Lehrjahr

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Rohrwerkstoffe (Rahmenwerkstoffe) Welche Werkstoffe werden heute im Fahrradbau vor allem verwendet?

27 1. Lehrjahr

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Weitere Werkstoffe

•

Aluminium in hochfesten Legierungen bei geklebten Rahmen angewendet (nicht schweissbar).

•

Aluminium aus weniger festen aber schweissbaren Legierungen (Rahmen geschweisst)

28 1. Lehrjahr

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29 1. Lehrjahr

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Stahl Materialeigenschaften

Verarbeitung

Stahl war ein gutes Jahrhundert lang der fast

ausschliesslich eingesetzte Rahmenwerkstoff.

Auch heute bestehen noch einige der BikeRahmen – trotz erhöhter Konkurrenz aus dem Carbon-, Titan- und Aluminium-Lager – aus Stahl.

Es gibt eine Vielzahl von Stahlrohrsätzen in den unterschiedlichsten Qualitäten und Preisklassen auf dem Markt.

Die Rahmenrohre unterscheiden sich dabei in erster Linie durch ihr Gewicht und durch die Festigkeit des Materials. Hochwertige Rohrsätze bestehen aus Chrom-MolybdänStahl, kurz „Cromoly“ genannt. Diese Stahllegierung macht es möglich, sehr leichte Rohre mit einer extrem dünnen Wandstärke zu ziehen. Viele Rohrhersteller konifizieren dabei auch noch die Rohre. Das heisst, die Wandstärke ist in der Mitte geringer als an den Enden. Man kann die Wandstärke allerdings nicht durchgängig so stark reduzieren, da durch das Schweissen oder Löten das Rohrende etwas von seiner

Die Rundlinge aus Stahl kann der Rahmenbauer auf die unterschied-lichsten Arten dauerhaft miteinander verbinden: Materialschonendes Löten mit oder ohne Muffen oder das von den Taiwanesen salonfähig gemachte WIG-Schweissen. Dabei bleibt es dem Geschmack des Käufers vorbehalten, welche Fügetechnik er letztendlich bevorzugt.

Stahlrahmen begeistern die Radlerherzen mit ihrer filigranen Optik und einem guten Kompromiss aus Rahmenstabilität und Fahrkomfort.

Fazit Wer Zeitloses bevorzugt, liegt bei Stahl sicher richtig. Ein gut verarbeiteter Stahlrahmen ist für die Ewigkeit gemacht und hält auch härtesten Beanspruchungen stand. Immer leichtere Rohrsätze machen zudem den Gewichtsnachteil gegenüber Carbon, Titan oder Alu wett.

Stabilität verliert – hier benötigt man besonders hohe Belastbarkeit.

Solche endverstärkten Rohre nennt man im Fachjargon Double-Butted. Die bekanntesten Hersteller für solche speziellen Rohre sind die europäischen Firmen Columbus, Oria, Reynolds, Vitus und Mannesmann. Aus Japan kommen die hochwertigen Rohrsätze von Tange und Ishiwata, und die amerikanische Flagge hält True Temper hoch.

30 1. Lehrjahr

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Aluminium

Materialeigenschaften

Aluminium-Rahmen besitzen besonders unter den Mountainbikern eine grosse Anhängerschar. Dies verwundert nicht, denn in der Bike-Szene ist der Werkstoff Aluminium gleichbedeutend mit Leichtbau ohne Stabilitätseinbussen. Aluminium ge-hört zur Gruppe der Leichtmetalle. Bei einem spezifischen Gewicht von 2.7 kg/dm3 bringt es nur ein Drittel des Stahlgewichts auf die Waage. Allerdings ist reines Aluminium ein sehr weicher Werkstoff und daher für den Rahmenbau völlig ungeeignet.

Durch bestimmte Legierungszusätze kann man – wie auch bei Stahl und Titan – enorme Festigkeitssteigerungen erzielen.

Verarbeitung Für geschweisste Rahmen verwendet man eine Aluminium-Legierung mit Magnesiumund Silizium-Bestandteilen. Eine Legierung mit Zusätzen von Kupfer, Magnesium und Zink

ist zwar wesentlich fester, aber nicht mehr schweissbar. Rohre aus diesem Material eignen sich also nur für geklebte Rahmen, bei denen man die Rohre mit Muffen verbindet.

Gleiches gilt für Titanal, eine Aluminiumlegierung mit geringen Titanzusätzen, die sogar die Festigkeitswerte einiger Stahlsorten überbietet.

Aber ungeachtet der relativ hohen Festigkeit, die man mit Aluminium erzielen kann, widersteht dieser Werkstoff Verformungen weniger gut als Stahl. Theoretisch müsste man die Wandstärke bei Alu verdreifachen, um die gleichen Festigkeitswerte wie bei einem Stahlgestell zu erreichen. Damit ist aber der Gewichtsvorteil des Leichtmetalls dahin. Die Lösung dieses Dilemmas heisst Oversized – Die Rahmenbauer verwenden Rohre mit einem sehr grossen Durchmesser. Dadurch kann man die Wandstärke gering und das Gewicht niedrig halten.

Fazit Aluminium liegt mit 30 % Marktanteil auf Platz zwei der Rahmen-Hitparade. Für das hochwertige Leichtmetall sprechen das geringe Gewicht, die wuchtige Optik und eine enorme Seitensteifigkeit. Weniger erfreulich: Die meisten Oversize-Rahmen plagen ihre Fahrer mit unnachgiebiger Härte.

31 1. Lehrjahr

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Titan

Materialeigenschaften Titanrahmen gehören zur absoluten Spitzenklasse im Rahmenbau. Das Edelmetall ist teuer, die Verarbeitung sehr aufwendig.

Reines Titan ist allerdings für den Rahmenbau denkbar ungeeignet, denn es verformt sich schon unter geringer Belastung. Stabil wird das Edelmetall erst, wenn man es, wie Stahl auch, mit anderen Stoffen veredelt – also legiert. Sehr oft findet man daher bei TitanRahmen die Werkstoffbezeichnung Ti3AI1,5V, was auf eine Beimengung von Aluminium und Vanadium hinweist. Diese Legierung übertrifft die Festigkeitswerte sämtlicher im Rahmenbau eingesetzten Aluminiumverbindungen und auch etlicher Stahlsorten. Gleiche Festigkeit wie Stahl bei geringerem Gewicht – das sind eigentlich optimale Voraussetzungen für einen Toprahmen. Wenn da nicht die Sache mit der Elastizität wäre. Titan besitzt nämlich nur die Hälfte der Steifigkeit von Stahl. Das heisst: Bei gleicher Belastung verbiegt sich ein Titanrohr doppelt so stark wie ein gleichdimensioniertes Stahlrohr. Diesem Dilemma kann man entgehen, wenn man die Rahmen in Oversized-Bauweise konstruiert.

schlagempfindliche Lackierung kann man daher verzichten.

Fazit Gut verarbeitete Titanrahmen halten ein Leben lang. Sie rosten nicht, fahren sich sehr komfortabel, kosten allerdings auch eine Stange Geld. Wer sich nicht an der geringen Seitensteifigkeit des Titan-geröhrs stört und einer guten Dämpfung den Vorrang gibt, wird mit dem Edel-Metall sicher glücklich.

Verarbeitung Neben dem hohen Rohstoffpreis steht der grösseren Verbreitung von Titanrahmen nach wie vor die schwierige Verarbeitung entgegen.

Man kann Titan nicht in der normalen Luftatmosphäre schweissen, sondern muss die gesamte Wärmeeinflusszone mit einem Schutzgas abdecken.

In der Regel verschweisst man daher die Rohre in Kabinen, die ganz mit dem Edelgas Argon gefüllt sind.

Aber der Aufwand lohnt sich. Denn die Titanrahmen besitzen neben dem geringen Gewicht und dem ausgezeichneten Fahrkomfort noch einen grossen Vorteil – Titan ist ausser-ordentlich korrosionsbeständig.

Auf eine 32 1. Lehrjahr

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Carbon

Materialeigenschaften Carbon ist fünfmal leichter und dabei etwa sechsmal fester als Stahl. Eigentlich optimale Voraussetzungen für einen extrem leichten und dennoch steifen Rahmen. Aber Carbon kann man in seiner reinen Form nicht verarbeiten. Erst die Kombination von Carbonfasern mit stabilisierendem Harz bringt die gewünschte Haltbarkeit. Neben dem spröden Carbon enthalten die Rahmen aber oft auch noch die PU-Faser Spectra und die zähe Aramidfaser Kevlar. Mit diesen Fasern kann der Konstrukteur das Dämpfungs- und Schwingungsverhalten des Rahmens sehr gut auf den Einsatzbereich abstimmen.

Verarbeitung Die Carbonfaser verarbeitet man im Rahmenbau auf zwei Arten. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass man die Fasern um einen Kern spinnt und dann das Gewebe mit Harz tränkt. Nach dem Aushärten des Carbonrohres zieht man dann den Innenkern heraus. Dann verklebt man die Carbonrohre mit Aluminiummuffen. Allerdings reizt man mit dieser Bauart die Qualitäten von Carbon noch lange nicht aus. Viel besser geht dies mit der Monocoque-Bauweise. Die Carbonlagen legt man hier in einer Form genau entlang den Kraftflussrichtungen aus. Man kann an wenig belasteten Stellen Material sparen und an stark beanspruchten Stellen Material dazugeben – Computerberechnungen halfen dabei. Nach dem sorgfältigen Auslegen der Matten schliesst man die Form und setzt die dann entweder von innen unter Überdruck oder erzeugt von aussen ein Vakuum. Dann erwärmt man die Form, so dass das Gewebe aushärtet. Nachdem der Rahmen in der Form ausgebacken ist, ist erst mal Handarbeit angesagt: Man muss den noch recht unansehnlichen Rahmen verspachteln und verschleifen.

Fazit Trotz mancher Verarbeitungskompromisse: Carbon ist das Material der Zukunft, dessen Möglichkeiten bisher noch nicht annähernd ausgelotet sind. Und egal für welches Konstruktionsprinzip man sich entscheidet: Carbonrahmen sind robust, leicht und dämpfen Vibrationen hervorragend.

1. Lehrjahr

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Endverstärkte Rohre Double buttet

Double buttet Rahmenrohre sind Rohre, dessen beide Endbereiche eine dickere Wandstärke aufweisen als der Mittelteil.

Single butted Sind Rahmenrohre, bei denen nur ein Rohrende endverstärkt ist.

Eigenschaften:

1. Lehrjahr

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Anwendungsbeispiel: Rohrformen

Durch die Kombination von runden, ovalen, elliptischen und tropfenförmigen Rohren kann der Rahmen gezielt den auftretenden Belastungen angepasst werden höhere Festigkeitswerte werden erreicht.

1. Lehrjahr

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Bauteile des Rahmens Auftrag: Überlegen sie sich, wie die verschiedenen Masse des Rahmens, welche mit den Buchstaben A bis L bezeichnet sind heissen.

Setzen sie die richtigen Bezeichnungen in deutscher Sprache in die linke Spalte der Tabelle ein.

Als nächstes versuchen sie die Rahmenbezeichnungen in die englische Sprache zu übersetzen (translaten). Sie können Verkaufsunterlagen, Prospekte, Internet und Ausbildungsbetrieb zur Hilfe nehmen.

A B C D E F G H I K L

1. Lehrjahr

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Rohrverbindungen Rahmenbau Rahmen können:

Faserverbundbauweise Bauweise zur Herstellung von Rahmen aller Art mittels Fasern und einer sie einbettenden Matrix.

Dabei werden Faserstränge oder Fasermatten in einer Form mit Harz oder thermoplastischen Kunststoffen getränkt. Nach dem Aushärten bzw. Erkalten sind die Körper formfest und können der Form entnommen werden.

Die Faserverbundbauweise ist sehr aufwendig (Handarbeit) und damit teuer, ermöglicht aber die Herstellung von sehr leichten, hochbelastbaren und dauer-schwingfesten Bauteilen.

Die Fasern sollen so gelegt werden, dass sie in Kraftlinienfluss verlaufen. Beispiel: Die Fasern sind zu einem Rohr gewickelt. Geschah dies wie bei einer Garnrolle, also Faden neben Faden, so besitz t das Rohr eine enorme Festigkeit gegen Kräfte, die den Querschnitt ovalisieren möchten.

Für eine Biegebelastung (Verformung wie ein Pfeilbogen), ist dieses Rohr jedoch ungeeignet, da in Längsrichtung keine Fasern verlaufen und nur das Harz „trägt“. Genau andersrum verhält sich das Carbonrohr, wenn die Fasern ausschliesslich in Rohrlängsrichtung verlaufen (man nennt diese Fasernverlegung auch unidirektional). Dann besitzt das Rohr eine hohe Biegefestigkeit, kann aber sozusagen von Hand ovalgedrückt werden.

Da Fahrradrahmenrohre einer zusammengesetzten Beanspruchung unterliegen, also ausser Biegekräften auch Torsionsbelastungen aufnehmen müssen, verlegt man einen Faseranteil unidirektional, einen anderen diagonal. Die Fasern können übrigens einzeln von Hand oder durch Wickelautomaten mit sogenannten Rovings verlegt werden oder bereits zu „Strümpfen“ geflochten sein. Letztere liefern automatisch die Diagonallagen für die Torsionsbelastung und ein optisch ansprechendes Oberflächenfinish, weshalb die Strümpfe zum Schluss über den Rohling gezogen werden. Für den Bau von Monocoque-Rahmen wird häufig auch mit Carbonmatten gearbeitet. Diese Carbongewebe werden vorher auf die benötigten Masse zurechtgeschnitten und erst in Rahmenform mit Harz getränkt. Weil das Harz mehr faserfixierende als statische Aufgaben besitzt, versucht man den Harzanteil so gering wie möglich zu halten. Das erreicht man, indem die Form evakuiert oder mit Hilfe eines Schlauchs von innen her aufgeblasen wird. Überschüssiges Harz drückt sich dann nach aussen, das Formteil wird haltbarer und leichter. Neben dem Nasslaminieren – hierbei wird das Harz mit einem Pinsel auf die Matten aufgetragen – hat sich die gewichtsgünstigere Bauweise mit sogenannten Prepregs etabliert. Bei diesem Verfahren werden die Gewebematten schon während der Herstellung mit Harz getränkt und tiefgekühlt aufbewahrt. Der Tiefkühltruhe entnommen, müssen sie (möglichst vor dem Auftauen – sonst wird es klebrig) nur noch zugeschnitten und in die Form gelegt werden. Die Pinselprozedur erübrigt sich.

Nicht genug der Feinheiten bei der Faserverbundbauweise: Durch Ausheizen (bisweilen auch Tempern genannt) beim oder nach dem Aushärten des Harzes kann das Formteil bei 1. Lehrjahr 37 Temperaturen

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je nach verwendetem Harz auf 80 bis 150°C erwärmt werden. Das steigert die Festigkeit des Harzes und erhöht damit die Belastbarkeit der Carbonteile, ausserdem ist nun die bei hohen Aussentemperaturen oder intensiver Sonneneinstrahlung bestehende Gefahr eines Wärmeverzugs deutlich geringer geworden.

Im Fahrradrahmenbau wird Carbon gewöhnlich mit der zäheren Aramidfaser Kevlar sowie der PUFaser Spektra kombiniert, um die Gefahr eines Splitterbruchs bei Stürzen zu vermeiden.

Carbonrahmen werden heute in zwei unterschiedlichen Rahmenkonzepten gefertigt.

1. Rundrohr-Carbonrahmen, die traditionell aus runden, einzelnen Rohren per Klebung und mit Muffen zusammengefügt werden. Diese Rahmen sind leichter und pflegeleichter als konventionelle Stahlrohrrahmen, warten mit hoher Seitensteifigkeit auf und bieten bei geschickter Faseranordnung auch etwas mehr Fahrkomfort als die stählernen Kollegen. Die Rahmengewichte mit Gabel belaufen sich je nach Rahmenhöhe und Machart zwischen 1.8 und 2.4 kg.

2. Monocoque-Rahmen, sie werden in einer mehrteiligen Form sozusagen aus einem Guss hergestellt. Sie erreichen in Rahmenhöhe 56/58 Traumgewichte bis hinunter zu 1.6 kg (mit Gabel) und sind trotzdem seitensteifer als Stahlrahmen. Der Monocoque sollte aber nicht in der üblichen Diamantform gebaut werden, da die dickeren Rohrquerschnitte sowie die carbontypischen weichen Rohr-zu-Rohr-Übergänge den Rahmen vertikal erheblich versteifen, so dass das Velo erheblich an Fahrkomfort verliert. Das kann soweit führen, dass es bereits in Kurven mit geringen Bodenunebenheiten seitlich versetzt. Das Weglassen des Sattelrohrs, die Auslegerbauweise oder der modifizierte Kreuzrahmen sind carbonspezifische Rahmenformen, die bereits realisiert worden sind. Die Zukunft der Carbonrahmen wird in diesen organischeren Formgebungen liegen. Ausserdem bietet sich der Werkstoff Carbon geradezu für eine entscheidende Rationalisierungsmassnahme beim Rahmenbau an: Die einseitige Laufradbefestigung, wie sie bereits von Lotus realisiert worden ist. Die dazu erforderlichen höheren Biege- und Torsionsbelastungen können mittels voluminöserer Bauweise ohne weiteres erreicht, die Fertigungskosten dadurch fast halbiert werden.

Um Rahmen und Bauteile mit noch höherer Festigkeit und geringerem Gewicht herzustellen, finden nun mehrere verschiedene Baukonzepte am Fahrradrahmen Anwendung.

Fügetechniken im Rahmenbau Grundsätzlich unterscheidet man

Gemuffte Rahmen

1. Lehrjahr

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Das Fügen der Rahmenrohre in Muffen war bis heute die gebräuchlichste Rahmenbauweise.

Eigenschaften: • Relativ rationelle Fertigung • Hohe Haltbarkeit der Verbindungsstellen • Unterschiedliche Rahmengrössen, Rahmentypen und Änderungen der Rahmengeometrie verlangen eine Vielzahl verschiedenartiger Muffen.

Rohre und Muffen können durch Löten oder Kleben verbunden werden.

Löten Was versteht man unter Löten?

1. Lehrjahr

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Lötfehler: • • • • •

Überhitzung des Materials Zu lange Erwärmzeit Zu niedrige Löttemperatur Ungenügende Durchlötung Lötung unter Spannung stehender Bauteile

Kleben Was versteht man unter Kleben in Bezug auf den Fahrradrahmen?

Eigenschaften: • • • •

Keine Wärmebehandlung der Rohre, dadurch bleibt die Festigkeit der Rohre erhalten Zum Kleben eignen sich alle Rohrtypen und Materialien Geklebte Fahrradrahmen können heute als dauerhaltbar gelten Per Klebung sind leichte, steife und pflegeleichte Rahmen herstellbar

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Klebstoffe

Fragen zum Thema Kleben Welche beiden entscheidenden Nachteile hat das Löten gegenüber dem Kleben?

Was versteht man unter dem Begriff „Adhäsion“?

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Erklären Sie in einem Satz den Begriff „Kohäsion“

Warum muss die Oberfläche der Klebeteile bei der Reparatur vorbehandelt (z.B. angeschliffen) werden?

Erklären Sie den Begriff der „anaeroben Klebstoffe“!

Klebe/Schraubverfahren Zur geklebten Muffenverbindung stellt ein Feingewinde einen zusätzlichen Formschluss zwischen Muffe und Rohr her.

1. Lehrjahr

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Muffenlose Rahmen Die an ihren Enden passgenau geschnittenen Rohre stossen stumpf aneinander oder werden nach vorheriger Ausfräsung des Gegenrohres durchgesteckt und durch Löten oder Schweissen gefügt.

Löten (Stumpflötung) Zum Löten wird meist Nickellot oder ein Silber-Nickellot verwendet. Die Haltbarkeit solchermassen gefügter Rahmen ist gut, da das Nickellot oftmals in seiner Festigkeit sogar das Rohrmaterial übertrifft.

Die Fertigung solcher Rahmen verlangt ein sehr präzises Zuschneiden der Rohre, damit die Rohrenden ohne Zwischenräume aneinander liegen. Wenn das für den Laserschneider auch nur ein Klacks sein mag, so verlangt es für das Fräsen solcher Übergänge bereits präzise Vorrichtungen und ein Arbeiten im Bereich von zehntel Millimetern. Dieses Fügeverfahren verlangt noch mehr handwerkliches Geschick vom Rahmenbauer als die Verwendung von Muffen.

Schweissen Rohre können durch WIG- oder MIG-Schweissung stumpf aneinandergefügt werden.

WIG-Schweissen ist die Abkürzung für Wolfram-Inertgas-Schweissen.

Hierbei wird zwischen einer WolframNadel und dem zu verschweissenden Werkstoff ein Lichtbogen gezündet, der Temperaturen von gut 3000° erreicht. Damit in der späteren Schweisszone keine Verunreinigungen durch den Sauerstoff- und Stickstoffanteil der Luft auftreten, wird das Umfeld der Brennernadel von einem Schutzgas – dem Edel-gas Argon – umströmt. Wie beim Löten wird das Schweissmaterial von Hand per Schweissstab zugegeben.

1. Lehrjahr

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Da Wolfram im Englischen „Tungsten“ heisst und Schweissen „Welding“, nennt man dieses Verfahren in der Fahrradbranche auch häufig TIG-Welding. Die Ursache liegt im ersten Einsatz dieses Verfahrens, welches vor nun mehr rund 20 Jahren zuerst in Japan und Taiwan im Rahmenbau angewandt wurde.

MIG-Schweissen

Ein anderes SchutzgasSchweissverfahren ist das sogenannte MIG-Schweissen, Abkürzung für Metall-InertgasSchweissen. Hierbei spannt sich der Lichtbogen zwischen einem automatisch nachgeführten dünnen Schweissdraht und dem Werkstück.

Eine Mischung aus Kohlenstoffdioxid und Argon verdrängt die Luft aus der Schweisszone. Während beim WIGSchweissen das Werkstück in einem schmalen Bereich tief aufgeschmolzen wird, powert das MIG-Schweissen die meiste Wärmeenergie in den dünnen Schweissdraht – es wird also mehr Schweissgut auf- als eingeschmolzen.

Muffen

1. Lehrjahr

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Lötmuffen (Arten und Material)

Tretlagergehäuse aus nahtlosem Stahlrohr mit herausgezogenen Muffen Lenkkopf, aus Stahlblech gestanzt, formgepresst und an den Nahtstellen verschweisst

Ziermuffe zur Verschönerung des Rahmens

1. Lehrjahr

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Klebemuffen Beim Fügen von Aluminium- oder Carbonrohren werden Klebemuffen eingesetzt.

In der Klebetechnik kommen Innen- und Aussenmuffen oder eine Kombination aus Innen- und Aussenmuffe zur Anwendung.

Klebemuffen werden in der Regel aus legiertem Aluminium durch Kaltschmieden oder im Druckgussverfahren hergestellt.

Carbonrahmen können auch mittels gewickelter Carbonmuffen in Klebetechnik zusammengefügt werden. Metalleinsätze in Carbonmuffen garantieren sichere Lageraufnahmen (Lenkkopflager, Tretlager, Sattelstütze).

Ausfallenden

Einseitig offenes Langloch zur Befestigung der Laufräder an Rahmen bzw. Gabel.

Aus Stahlblechen gestanzt durch Löten oder Schweissen mit den Rohren verbunden.

Aus Stahl- oder Aluminiumblechen gestanzt und anschliessend geschmiedet zur Festigkeitssteigerung. An Carbon- und Alu-Rahmen evtl. austauschbare Ausfallenden, damit ein Bruch des Ausfallendes nicht zur Verschrottung des ganzen Rahmens zwingt.

Angepresste Ausfallenden an „einfachen“ Rädern.

Senkrechte Ausfallenden kamen Ende der 70er Jahre auf. Dadurch kann das Hinterrad nicht nur zu den Unterstreben, sondern auch zu den Sattelstreben hin ausgerichtet werden, falls das Ausfallende Anschlagschrauben hat. Ansonsten richtet sich das Hinterrad durch das Langlochende selbst aus, was aber eine sehr präzise Rahmenfertigung erfordert. Vorteil: Das Hinterrad kann auch bei kräftigen Antritten und ungenügender Klemmung nicht „umschlagen“ (sich schräg stellen), ausserdem gestaltet sich der Radausbau noch leichter.

1. Lehrjahr

46

CM

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Kohlenfaserrahmenrohre Nebst Metallwerkstoffen werden heute immer häufiger und von unzähligen Fahrradrahmenherstellern Kunststoffe als Rahmenbaumaterial verwendet. Dabei werden vorwiegend Kohlefasern in Kunststoffen eingebettet und durch Erwärmen in ihrer Lage fixiert. Dieses neu entstandene Material wird CFK (Carbon-Faserverstärkter-Kunststoff) oder in Kurzform „Carbon“ genannt.

Fahrradrahmen oder deren Bauteile besitzen durch diese Verwendung folgende Eigenschaften:

Eigenschaften der Kohlefaser im Vergleich

Carbon

Aluminium

Stahl

Dichte: Zugfestigkeit:

Herstellung der Fasern Die ersten Kohlenstofffasern in ihrer ursprünglichen Form haben bereits im 19. Jahrhundert ihre Anwendung in der Technik gefunden. Heute werden die Carbon-Fasern aber aus Polyacrylnitrilfasern (PAN) künstlich hergestellt. Diese Fasern stammen aus der Textilindustrie. In einem ersten Arbeitsschritt werden die Fasern bei ca. 300 Grad oxidiert und anschliessend bei höherer Temperatur verkohlt. Dieser Vorgang wird auch „Karbonisierung“ genannt.

Bei Verarbeitungs-Temperaturen um 3000 Grad sinkt die Zugfestigkeit zugunsten der Elastizität.

Aus diesem Prozess entstehen Fasern mit einer Dicke von 5 – 7µm (0.005 – 0.007mm). Im Vergleich dazu beträgt die Dicke eines menschlichen Haars ca. 0.04 - 0.12mm.

1. Lehrjahr

47

CM

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Herstellung von Bauteilen Nur in Belastungsrichtung liegende Fasern können die Kräfte aufnehmen und so die Festigkeit und die Steifigkeit des Bauteils beeinflussen. Entsprechend müssen der Verlegung der Fasern genauste Berechnungen der einwirkenden Kräfte vorausgehen.

Um dabei nach der Herstellung des Bauteils die Formstabilität der einzelnen Fasern zu gewährleisten, werden die Kohlefasern mit Harz umgeben. Diese Grundmasse wird auch als „Matrix“ bezeichnet. Als solches Bindemittel wird beispielsweise Epoxidharz verwendet.

Die Carbon-Rahmenherstellung Beim Carbonrahmen werden Grundsätzlich drei verschiedene Herstellungsarten unterschieden.

Tube to Tube Für dieses eher neuere Herstellungsverfahren werden zuerst die einzelnen Rahmenrohre hergestellt und präzise zugeschnitten. Die Fasermatten werden von Hand oder in maschineller Fertigung um einen Kern gelegt, mit Harz versehen um die Rohre anschliessend in einer Form aushärten zu lassen.

Nun können die genauestens angepassten Rohre miteinander verklebt werden. Dabei liegen die Verbindungsstellen meist an den hoch belasteten Stellen. Diese Klebungen übertragen jedoch diese Kräfte grösstenteils. Die endgültige Stabilität erreicht dieser Rahmen, nachdem die Klebestellen mit zusätzlichen Fasermatten von aussen umwickelt werden. Dabei erfährt der Rahmen eine optische Aufwertung, da die Verbindungsstellen nicht mehr sichtbar sind.

Durch die präzise Ausführung ist das „Tube to Tube“-Verfahren sehr aufwändig Es werden aber sehr tiefe Rahmengewichte bei hohen Festigkeits- und Steifigkeitswerten erreicht.

1. Lehrjahr

48

CM

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Monocoque-Bauweise Für den Bau von Monocoque-Rahmen wird häufig mit Carbonmatten gearbeitet. Diese Carbongewebe werden vorher auf die benötigten Masse zurechtgeschnitten und erst in der Rahmenform mit Harz getränkt.

Weil das Harz mehr faserfixierende als statische Aufgaben besitzt, versucht man den Harzanteil und somit das gesamte Rahmengewicht so gering wie möglich zu halten. Das erreicht man, indem die Form vakuumiert oder mit Hilfe eines Schlauchs von innen her aufgeblasen wird. Überschüssiges Harz drückt sich dann nach aussen, das Formteil wird haltbarer und leichter. Nun wird der Rahmenrohling in der Negativform unter Druck und Hitze gebacken. Es entsteht ein Rahmen aus einem Stück mit wenigen Fügestellen, welche den Kraftfluss unterbrechen. Diese Herstellungsart ist sehr teuer, da für jeden Rahmen und vor allem für jede Rahmengrösse eine separate Negativform hergestellt werden muss. Dadurch entstehen für die Hersteller enorme Konstruktionskosten.

Neben dem Nasslaminieren – hierbei wird das Harz mit einem Pinsel auf die Matten aufgetragen – hat sich die gewichtsgünstigere Bauweise mit sogenannten Prepegs etabliert. Bei diesem Verfahren werden die Gewebematten schon während der Herstellung mit Harz getränkt und tiefgekühlt aufbewahrt. Der Tiefkühlanlage entnommen, müssen sie (möglichst vor dem Auftauen – sonst wird es klebrig) nur noch zugeschnitten und in die Form gelegt werden. Die Pinselprozedur erübrigt sich.

1. Lehrjahr

49

CM

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Muffentechnologie http://www.serotta.de/about/carbon_gallery/index.html In diesem Verfahren werden als Erstes einzelne Rahmenteile im Monocoque-Verfahren hergestellt und mit innen- oder aussenliegenden Muffen versehen. Durch diese Muffenanordnung können anschliessend die verschiedenen Rahmen-bauteile zusammengesteckt werden.

Schlussendlich werden die optimal positionierten Verbindungsstellen noch mit einer zusätzlichen Faserlage überdeckt, um die Verbindung zu überdecken. Da bei dieser Bauweise zwei separate Herstellung-stechnologien Anwendung finden, wird diese Technologie auch „Multi-Piece Construction Method“ (MCM) genannt. Die „MCM“- Technologie vereint unterschiedliche Verfahren zu einem Herstellungsprozess.

Die Fasermatten Da beim Fahrradrahmen viele unterschiedliche Kraftflussrichtungen herrschen, werden meist Carbonfasermatten mit verschiedenen Faserverläufen hergestellt. Wichtig ist dabei für die Hersteller, diese Fasermatten zusammen mit dem Harz ohne Lufteinschlüsse herzustellen.

Dieser Vorgang des Komprimierens wird auch „Laminieren“ genannt. Sind Lufteinschlüsse in Carbonlagen vorhanden, führen diese unter Umständen im Laufe der Zeit zur Ablösung einzelner Faserschichten untereinander. Dieser Vorgang wird als „Delamination“ bezeichnet und endet meist in der Zerstörung des Rahmens oder eines Bauteils aus der Kohlefaser.

Um dem Carbonbauteil eine noch höhere Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen, werden noch weitere Fasern wie beispielsweise Aramid/Kevlar beigefügt.

1. Lehrjahr

50

CM

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Auftrag Carbon Rahmen Erklären Sie nachfolgende Begriffe aus dem Carbon Rahmenbau mit Hilfe beider Fachbücher.

Rovings

Gelege

Gewebe

1. Lehrjahr

51

CM

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Prepregs

Matrix

Unidirektional

Delamination

1. Lehrjahr

52

CM

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A2 Räder und Bereifung Bildungsplan 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Anforderungen und Bauarten der Räder und Radlager nennen.

Felgenabmessungen und Felgenbezeichnungen erklären.

Eigenschaften von Felgen, deren Anwendungen und Werkstoffe sowie Felgenprofile nennen.

Speichenarten benennen und Einspeichungsarten begründen.

Den Aufbau von Reifen und die Auswirkungen auf das Fahrverhalten erklären.

Die Reifenabmessungen und die Reifenbezeichnungen erklären.

Aus Reifenbezeichnungen den Raddurchmesser und den Abrollumfang berechnen.

1. Lehrjahr

53

CM

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Räder und Bereifung Räder Räder bestehen aus folgenden Teilen:

Sie dient der Radlagerung. Bei Fahrzeugen mit Trommelbremsen ist die Bremstrommel in der Radnabe untergebracht. Bremsscheiben werden an der Radnabe festgeschraubt.

Darunter versteht man die Verbindung der Nabe mit der Felge. Drahtspeichen, Gussspeichen, Blechspeichen oder Scheiben bilden den Radkörper.

Sie wird durch den Radkörper mit der Radnabe verbunden. Sie nimmt den Reifen auf.

Das Fahrzeugrad hat folgende Aufgaben zu erfüllen: •

• • •

Das Gewicht des Fahrzeuges auf die Fahrbahn zu übertragen (Den Anteil des Fahrzeug-Gesamtgewichtes, mit dem ein Rad die Fahrbahn belastet, bezeichnet man als Radlast) Die Antriebs- und Bremskräfte auf die Fahrbahn zu übertragen Das Fahrzeug in der gewünschten Fahrtrichtung zu halten (Spurtreue) Einen Teil der Fahrbahnunebenheiten aufnehmen und Fahrsicherheit und Fahrkomfort zu verbessern

Das Fahrzeug unterliegt dabei folgenden Beanspruchungen: • • • •

Vertikalkräfte aus dem Fahrzeuggewicht und Fahrbahnstösse Seitenkräfte aus Schräglage und infolge von Pendeln und Flattern Umfangskräften durch Antriebs- und Bremskräfte Fliehkräfte und Kreiselkräfte

Eine stabile Radkonstruktion ist in der Regel mit einer gewissen Masse des Bauteils verbunden, was insofern von Bedeutung ist, als dass das Rad zur ungefederten Masse zählt, so dass eher leichtere Radkonstruktionen erstrebenswert sind.

1. Lehrjahr

54

CM

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Radnabe

Lager Im Fahrradbau werden meistens Konus-Kugellager verwendet.

Mit den Lagerkonen (5) aus Einsatzstahl wird das Lagerspiel eingestellt. Zwischen Lagerkonus und Kontermutter (7) befindet sich die Nasenscheibe (6) als Verdrehungssicherung.

Beim Fahrrad werden zum Teil, beim Kleinmotorrad fast immer, Rillenkugellager (9) verwendet. Sie sind praktisch wartungsfrei und haben eine lange Lebensdauer, wenn sie gut vor Wasser geschützt sind.

Lagerdichtungen

Zur Abdichtung gegen Schmutz und Wasser werden Dichtkappen (3) verwendet. Labyrinthdichtung (8) ohne Reibung bieten wirksamen Schutz. Gummidichtungen haben kleine Reibung.

Nabenbauarten Niederflansch - Naben Hochflansch - Naben Oversize - Naben

Werkstoffe Stahl, Aluminiumlegierung, Kunststoffe

1. Lehrjahr

55

CM

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Radkörper Bei den Radkonstruktionen lassen sich verschiedene Grundtypen unterscheiden.

Das Drahtspeichenrad Die Drahtspeichen sind in mehreren Ebenen angeordnet um die erforderliche Festigkeit zu erreichen.

Je nach der Hauptbelastung sind unterschiedliche Speichenanordnungen zu verwenden.

1. Kurze, steil stehende, wenig gekreuzte Speichen: • •

gute Seitenstabilität Aufnahme von Umfangskräften eher ungünstig

2. Tangentiale Speichenanordnung mit langen Speichen und vielen Kreuzungen • •

bessere Aufnahme der Umfangskräfte schlechtere Seitensteifigkeit

Eigenschaften des Drahtspeichenrades + + -

geringes Gewicht gute Elastizität schlechte Reinigung "nie" völlig exakter Rundlauf regelmässige Kontrolle der Speichenspannung

1. Lehrjahr

56

CM

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Speichen

Werkstoff Speichen werden aus rostfreiem Stahl hergestellt.

Spezialspeichen aus Titan und Carbon. Früher wurde rostender Stahl verwendet, die Speichen wurden dann schwarz gespritzt oder verzinkt.

Herstellung Speichen werden aus gezogenem Stahldraht hergestellt.

Der Speichenkopf wird aufgestaucht.

Das Speichengewinde wird mit Gewindewalzen gewalzt. Bei diesem Verfahren werden die Gewindegänge aufgestaucht, dadurch erhält das Gewinde eine sehr hohe Festigkeit. (Geschnittene Gewinde haben eine sehr hohe Kerbwirkung zwischen den Gängen.)

Abmessungen Fahrradspeichen werden meistens in den Durchmessern 1,8 mm, 2,0 mm, und 2,5 mm angeboten. Die Länge wird vom Bogen (innen) bis zum Speichenende in mm gemessen.

Arten

Gebogene (gekröpfte) Speichen Die gebogenen Speichen werden am meisten verwendet.

DD – Speichen (Doppel-Dickend) Die DD - Speichen haben in der Mitte einen kleineren Durchmesser um Gewicht zu sparen. Der kleinere Durchmesser wird durch Rollen oder Pressen hergestellt.

Gerade Speichen Die geraden Speichen haben beim Kopf eine Kerbe oder ein Vierkant als Verdrehungssicherung.

Speichennippel Die Speichennippel werden aus Messing oder Leichtmetall hergestellt.

1. Lehrjahr

57

CM

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Das Kunststoffrad Vorteile • • •

Korrosionsbeständig Für Schlauchlosreifen geeignet Gewicht

• • •

Teuer Empfindlich auf Schläge Für MTB weniger geeignet

Nachteile

Durch geschickte Konstruktion und Anwendung geeigneter Kunststoffe können heute Laufräder mit sehr guten Eigenschaften hergestellt werden.

Felge Aufgaben

Fahrrad-Felgenarten • • • •

U–Profile, meist aus Stahl Tiefbett-Profile, einfache Aluminiumfelgen mit einem kleinen Hohlraum Kasten-Profile, aufgrund des eingebetteten Hohlraums (Kasten) gute Verwindungssteifigkeit Felgen für Schlauchlosreifen

Tiefbettprofil

Kastenprofil

1. Lehrjahr

58

CM

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Bereifung Der Reifen stellt die elastische Verbindung zwischen Fahrzeug und Fahrbahn her. Es ist zwischen einem Reifen mit Schlauch und schlauchlosen Reifen zu unterscheiden. Nach dem inneren Reifenaufbau ist zwischen einem Diagonalreifen und einem Radialreifen zu unterscheiden. Durch den Innendruck wird die Reifenschulter luftdicht gegen die Felge gedrückt.

Anforderungen an die Bereifung:

Da sich die Anforderungen zum Teil geradewegs ausschliessen, wäre es vermessen von einem Reifen in allen Punkten ein Optimum zu verlangen. Im Hinblick auf die verschiedenen Fahrradkategorien besitzt jeder Reifen eine bestimmte Zielgruppe und darauf abgestimmte Qualitäten. Ein Reifen eines Trekking-Bikes wird der Langlebigkeit und dem Fahrkomfort den Vorzug geben, während der Rennrad-Fan die Haftfähigkeit und die Kurveneigenschaften zuoberst platzieren wird. Die Reifenhersteller versuchen zwischen diesen beiden Extremen eine ganze Palette von Produkten anzubieten und die richtigen Eigenschaften für die einzelnen Zielgruppen zu treffen.

Der Kammsche Kreis Der Kammsche Kreis verdeutlicht das Haftlimit. Auf trockener Bahn liegt die resultierende FR noch innerhalb der Grenzen. Nass bedeutet Abflug.

1. Lehrjahr

59

CM

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Reifenaufbau

1 Lauffläche 2 Zwischenbau bzw. Gürtel 3 Karkasse 4 Seitengummi (Walkzone)

5 Wulst mit Wulstkern 6 Schlauch bzw. luftdichte Gummischicht

1. Lehrjahr

60

CM

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Reifenaufbau: Karkasse

Karkasse nennt man den Gewebeunterbau des Reifens, er bestimmt allein oder zusammen mit dem Zwischenbau die Tragfähigkeit des Reifens. Der Gewebeunterbau besteht aus gummierten Cordgewebelagen mit Fäden aus Rayon, Nylon, Polyester, Stahl, Aramid bzw. Kevlar.

(Cord ist die Bezeichnung für eine bestimmte Fadenkonstruktion) Ply-Rating -abgekürzt PR- ist das internationale Kennzeichen für die Festigkeit der Karkasse. (Die PR-Zahl entspricht nicht in allen Fällen der tatsächlichen Lagenzahl)

Zwischenbau

Er liegt zwischen Gewebeunterbau und Lauffläche und besteht aus gummiertem Cordgewebe (siehe Karkasse). Der Zwischenbau schützt die Karkasse und leitet Wärme ab.

Gürtel

Bei Reifen in Gürtelbauart bildet der Gürtel den Zwischenbau (siehe auch Radialreifen).

Wulstkern

Er besteht aus einem Drahtkern, einem Kernreiter und einer Gewebelage als Verstärkung. Er dient der Verankerung der Gewebelagen (Karkasse). Er sorgt für festen Sitz des Reifens auf der Felge (Kraftschluss) und für sichere Abdichtung bei schlauchlos Reifen.

Seitengummi (Walkzone)

Gummischicht, die den Gewebeunterbau schützt und die durch Walkarbeit entstehende Wärme ableitet.

Wulst

Kernreiter (füllt den durch den Karkassenumschlag entstandenen Hohlraum) und Wulstkern bilden zusammen den Wulst.

Lauffläche (Protektor)

Sie schützt den Gewebeunterbau und trägt das Profil. Profil nennt man die Anordnung von Klötzen (Stollen), Rippen, Rillen und Lamellen auf der Lauffläche. Von der Art des Profils und dessen Zustand hängen Bodenhaftung, besonders auf nasser Fahrbahn, Abnutzung und Abrollgeräusch ab. Die Lauffläche überträgt im Kontakt mit der Fahrbahn Antriebs-, Brems- und Seitenkräfte.

Abriebindikatoren, bestehend aus Erhebungen im Profilgrund.

Achtung: sie zeigen aber nicht die gesetzlich vorgeschriebene Profiltiefe von 1,6 mm an. Abriebindikatoren werden u.a. durch die Abkürzung TWI an der Reifenschulter angezeigt.

(TWI = Tread-wear-indicators)

Luftdichte Gummischicht

Der schlauchlose Reifen enthält eine luftundurchlässige Weichgummimischung (Innenseele oder englisch „innerlining“) im Inneren des Reifens und an den Seitenflächen der Wülste aus Butyl-Kautschuk.

1. Lehrjahr

61

CM

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Fahrradbereifung ETRTO

Zoll

Französisch

54-110

8 1/2 x 2

-

62-203

12 x 1/2 x 2 1/4

320 x 57

47-305

16 x 1,75 [x 2]

-

32-369

16 x 1 1/4

-

47-355

18 x 1,75 [ x 2]

-

28-406

20 x 1 1/8

-

37-406

20 x 1 3/8

-

47-406

20 x 1,75 [ x 2]

-

47-507

24 x 1,75 [ x 2]

600 x 50C

37-540

24 x 1 3/8 A

600 x 35A

25-559

26 x 1

-

32-559

26 x 1,3

-

37-559

26 x 1,5

-

40-559

26 x 1,6

-

MTB

44-559

26 x 1,6

-

City/Trekking

47-559

26 x 1,75 [ x 2]

650 x 50

City/Trekking

Moulton

26 x 1,9 50-559

26 x 1,9

Bemerkung

MTB -

City/Trekking

26 x 2

MTB

54-559

26 x 2,1

-

57-559

26 x 2,3 [2,125]

-

20-571

-

650 x 20C

23-571

-

650 x 23C

28-584

26 x 1 1/8 x 1 1/2 B

-

37-584

26 x 1 3/8 x 1 1/2 B

650 x 38A

37-590

26 x 1 3/8

650 [x 35] A

20-622

-

700 x 20C

23-622

-

700 x 23C

25-622

-

700 x 25C

28-622

28 x 1 5/8 x 1 3/8

700 x 28C [700C]

32-622

28 x 1 1/4 x 1 3/4

700 x 32C [700C Course]

37-622

28 x 1 3/8 x 1 5/8

700 x 37C [35C]

42-622

28 x 1,6

700 x 42C [40C]

47-622

28 x 1,75

700 x 47C [45C]

28-630

27 x 1 1/8 [1 1/4 fifty]

-

32-630

27 x 1 1/4

-

40-635

28 x 1 1/2 [1 3/8]

700 x 38B [35B] oder

Wulstreifen

Tabelle und Angaben Continental

1. Lehrjahr

62

CM

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Masse am Reifen

ETRTO Reifenabmessungen nach ETRO (European Tyre and Rim Technical Organisation).

Die ETRTO normt die Reifen der Fahrräder und Motorfahrräder. Die ETRTO-Norm ist die einzige verlässliche Reifenbezeichnung für Fahrradreifen.

28 - 622 28 622

Reifenbreite und Reifenhöhe in mm (im montierten und aufgepumpten Zustand) Felgendurchmesser in mm (Reifen-Innendurchmesser)

Historische Masse

Zoll Schon seit Anfang der Fahrradgeschichte wurden Reifenmasse in Zoll angegeben. Wir sprechen in der Fahrradbranche dann auch von 24, 26, 27.5, 28 und 29 Zoll-Räder und Reifen.

28 x 15/8 x 13/8

28 15/8 13/8

Aussendurchmesser des Reifens in Zoll in montiertem und aufgepumpten Zustand, gemessen auf dem Profil Reifenhöhe in Zoll Reifenbreite in Zoll gemessen über die Seitenfläche des Reifens

Reifenbezeichnungen mit nur zwei Zahlen lassen die Reifenhöhe weg. Der Reifen ist gleich hoch wie breit.

27 x 11/4

27 11/4

Aussendurchmesser des Reifens in Zoll im montierten und aufgepumpten Zustand, gemessen auf dem Profil Reifenbreite in Zoll (Breite gleich Höhe)

1. Lehrjahr

63

CM

FM / KFM EFZ

Die deutsche Klassifizierung Im deutschsprachigen Gebiet werden andere Bezeichnungen benutzt. Derselbe 28 x 15/8 x 13/8 Reifen wird 28 x 13/8 x 15/8 genannt, man vertauscht die Reihenfolge der Angaben.

28 13/8 15/8

Aussendurchmesser des Reifens in Zoll in montiertem und aufgepumpten Zustand, gemessen auf dem Profil Reifenbreite in Zoll Reifenhöhe in Zoll

Das Französische Abmessungssystem Eine dritte Massbezeichnung gibt den Aussendurchmesser und die Reifenbreite in Millimetern an. Es wird manchmal auch die Breite weggelassen und ersetzt durch einen Namen (z.B.: Confort, Ballon, Carrera oder Course).

700 x 35C 700 35 C

Aussendurchmesser des Reifens in mm Reifenbreite in mm Steht als Bezug für den Innendurchmesser (Code-Buchstabe)

Alle Massbezeichnungen ausser der ETRTO-Angabe sind ungenau und geben keine verlässliche Auskunft darüber, ob Felge und Reifen zusammenpassen.

1. Lehrjahr

64

CM

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Reifenbegriffe

Drahtreifen / Faltreifen

Um den Reifen fest auf der Felge zu halten, bettet der Hersteller entweder einen Stahldraht oder ein Kevlarkabel in die Karkasse ein. Kevlarkabel sind zwar meistens teurer, sie sind aber leichter und lassen sich zusammenfalten.

TPI

TPI heisst im Wortlaut threads per inch (Fadendichte). Diese Bezeichnung gibt die Anzahl der Fäden an, die pro Zoll in die Karkasse eingebettet sind. Je höher dieser Wert ist, desto weniger Walkarbeit muss der Reifen leisten und desto pannensicherer ist der Pneu. Die meisten Reifen bewegen sich zwischen 50 und 120 TPI (Faltreifen bis 320 TPI).

Gummiwall / Skinwall

Gummiwall-Reifen sind rundherum, also auch an den Seiten mit Gummi vulkanisiert. Bei Skinwallreifen dagegen ist nur die Lauffläche gummiert, die Seitenwand bleibt die nackte Karkasse.

Walkwiderstand

Der Walkwiderstand trägt einen grossen Teil zum Rollwiderstand bei. Beim Abrollen schiebt jeder Reifen einen Wulst vor sich her. Man spricht von der Walkarbeit des Reifens, die natürlich Energie kostet. Die Grösse dieser Verformung hängt vom Reifendruck und der Qualität der Karkasse ab.

Protektor

Der Protektor ist eine Einlage zwischen Karkasse und Lauffläche, er verhindert das Eindringen von Fremdkörpern in den Schlauch.

Snake Bite

Reifen Durchschlag, er passiert bei zu kleinem Reifendruck. Man erkennt ihn an zwei übereinander liegenden, kleinen Schlitzen.

Semislick

Semislick-Reifenprofile eignen sich für Stadt und leichtes Gelände. In der Mitte haben sie kein oder nur ein feines Diamantprofil, so bleibt der Rollwiderstand auf der Strasse klein.

Damit diese Reifen in der Mitte ablaufen, brauchen sie mindestens vier Bar Druck. An den Aussenseiten des Profils befinden sich noch einige Stollen, damit der Reifen auch auf losem Untergrund greift.

Druck

Der Reifendruck wird in bar oder Umrechnungsfaktor von PSI in bar 0.07.

1. Lehrjahr

PSI

angegeben.

65

CM

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Schläuche Der Traum vom pannensicheren Schlauch hat schon manchen Hersteller angeregt, verschiedenste Gummimischungen auszuprobieren.

Butyl-Schläuche Die wohl am meisten verbreiteten schwarzen Butyl-Schläuche sind äusserst günstig in der Herstellung und halten die Luft sehr gut. Diese Butyl-Schläuche sind jedoch mehr oder weniger pannenanfällig.

Polyurethan-Schläuche Aus Japan kam die Idee, zähes Polyurethan zu verwenden. Die Ergebnisse sind umstritten (Rollwiderstand), so dass die Herstellung dieser weissen Schläuche wieder eingestellt wurde.

Latex-Schläuche Einige Hersteller versuchten mit reinem Latex, einem Naturgummi, den Schlauch so dehnbar zu machen, dass Nägel und Scherben nicht in den Schlauch eindringen können. Dies funktioniert gut, doch Latex ist sehr porös. Der Reifendruck sinkt innert nur 2-4 Tagen so stark, dass neu gepumpt werden muss.

AIR-B Schläuche Robert Boulain aus Frankreich entwickelte eine neue, inzwischen patentierte Zusammensetzung für Veloschläuche. Das Geheimnis des Erfolgs ist, dass Robert Boulain, Latex mit an-deren Gummiarten mischte. Der AIR-B ist ein dichter Schlauch (trotzdem nicht so dicht wie Butyl-Schläuche), der extrem dehnbar und durchstossfest ist, so dass er Nägeln und Scher-ben ausweicht. Damit ist ein Veloschlauch entstanden, der eine 10 x höhere Sicherheit gegen Reifenpannen als herkömmliche Butyl-Schläuche bietet.

Gleichzeitig wird durch die hohe Elastizität der Rollwiderstand des Reifens um 5-9% reduziert, da die Walkeigenschaften des Reifens verbessert werden. Dank der weichen Gummi-mischung liegt der Reifen besser auf der Strasse und dämpft harte Schläge, so dass das Velofahren komfortabler wird.

Die Schläuche werden einzeln von Hand in Frankreich hergestellt. Sollte dennoch einmal ein Loch entstehen, kann normales Flickzeug zur Reparatur verwendet werden.

1. Lehrjahr

66

CM

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Fahrradbereifung Zusatzinformationen Was bedeutet Tubeless?

Tubeless ist die Bezeichnung für schlauchlose Reifen- und Felgensysteme. UST (Universal System Tubeless) ist das am wohl verbreitetste Standartsystem, nachdem sich die meisten Hersteller von Reifen und Felgen richten.

Was ist speziell bei UST Tubeless- Felgen?

Felge: Die UST Tubeless- Felge besitzt ein stark nach innen gerichtetes Felgenhorn, damit sich die Reifenwülste beim Pumpen richtig unter dem Horn einhaken können. Der Reifen soll auch bei niederem Luftdruck sicher in der Felge sitzen!

Diese Felge hat keine durchgehende Speichennippellöcher, damit die Felge auch wirklich dicht ist.

Ventil: Für eine UST Tubeless- Felge braucht es natürlich auch ein Ventil, das dicht ist. Das Ventil muss sich nahtlos in die Felge einfügen. Mavic hat ein solches Ventil entwickelt, das durch eine Unterlage aus Kautschuk und einer wulstförmigen Dichtung eine gute Dichtheit erreicht.

Vorteile: •

Weniger Reifenpannen, keine Snake- Bites (Reifendurchschläge), da kein Schlauch vorhanden ist.

•

Bessere Reifenhaftung im Gelände, Reifen kann mit tieferem Luftdruck gefahren werden, ohne dabei vermehrt Pannen befürchten zu müssen.

Nachteile: •

Mühsame Reparatur, neuer Reifen oder herkömmlicher Schlauch montieren.

•

Strenge Montage von Tubeless-Reifen, Montage erfordert sehr viel Kraft, Reifenheber sind absolut tabu.

1. Lehrjahr

67

CM

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Montageanleitung Tubeless (UST) Reifen

Removal (Demontage)

Deflate the tire.

Then beginning at the point opposite to the valve, unlock one side of the bead by forcing it into the gorge of the rim.

Continue in this fashion around the rest of the tire.

Without using tire levers, pull only the first side of tire over the top of the rim around the whole rim circumference.

Unlock the second bead by pushing it into the rim gorge and continue round the whole rim circumference.

Remove the tire.

For the second bead, start on the opposite side of the valve. Mounting is done without using tools.

Insert the second bead in the bottom of the groove.

Finish at the valve.

The tire must fit snugly in the bottom of the groove before inflating.

Mounting (Montage)

Insert the first bead in the bottom of the groove.

1. Lehrjahr

68

CM

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B1 Kettenantriebe Bildungsplan 1.

2.

3.

4.

5.

Bauteile, Anforderungen und Eigenschaften des Kettenantriebs erklären.

Kettenarten, Bauteile und Kettenbezeichnungen erklären. Übersetzungsverhältnisse berechnen.

Anforderungen und Bauarten des Riementriebs nennen.

Eigenschaften des Riementriebs erklären.

1. Lehrjahr

69

CM

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Der Antrieb am Fahrrad Der Kettenantrieb ist eine mechanische Vorrichtung, welche die Beinbewegung des Fahrers in eine Vorwärtsbewegung des Fahrrads umwandelt. In einigen Fällen übernimmt die Kräfteübertragung ein Antriebsriemen.

Nennen Sie die Anforderungen, welche an Antriebe von Fahrrädern gestellt werden:

Auftrag: Beschriften Sie am unten abgebildeten Fahrrad die Bauteile des Kettenantriebs mit den entsprechenden Fachausdrücken

1. Lehrjahr

70

CM

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Kurbelgarnitur mit Kettenblätter Die vordere Antriebseinheit besteht aus zwei um 180 versetzten Kurbelarmen. Die Kurbelarme bestehen aus Aluminiumlegierungen und selten aus Carbon.

Die Kurbeln erzeugen über das Hebelgesetz ein Drehmoment. Dabei ist die Grösse des erzeugten Drehmoments abhängig von der Länge der Kurbelarmen.

Lösen Sie auf der nachfolgenden Seite die Aufgabe zum Thema Drehmoment.

Welche Kurbelarmlängen kennen Sie bei gängigen Fahrradtypen?

Pedalgewinde Die Pedalgewinde sind genormt. Auf dem Markt befindet sich zur Zeit eine Gewindegrösse. Notieren Sie rechts die Pedalgewindeabmessung mit dem jeweiligen Drehsinn des Gewindes.

Pedal rechts: Pedal links:

Erklärung der Gewindebezeichnung:

Q-Faktor

1. Lehrjahr

71

CM

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Erklären Sie in eigenen Worten den „QFaktor“ und zeichnen Sie diesen auf der Abbildung rechts ein!

Um die Kraftübertragung so optimal wie möglich zu gestalten, soll das Mass des QFaktors möglichst gering sein.

Berechnungen zum Drehmoment an der Kurbel Berechnen Sie das Drehmoment für die unterschiedlichen Kurbellängen: 170mm, 172.5mm und 175mm bei einer Pedalkraft F von 300N.

Fazit: Ergänzen Sie die unten angefangenen Sätze in Bezug auf das erzeugte Drehmoment Je länger die Kurbellänge:

1. Lehrjahr

72

CM

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Je kleiner die Kraft: Weshalb wird dann in der Praxis nicht immer die längst mögliche Kurbellänge montiert?

1. Lehrjahr

73

CM

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Kettenlinie Die Kettenlinie ist der Abstand von der Mittelachse des Fahrradrahmens bis zur Mitte des Kettenblattes bzw. zur Mitte des Ritzels hinten.

Zeichnen Sie auf der Abbildung die Kettelinie ein.

nebenstehenden

Notieren Sie sich, welche Auswirkungen eine falsche Kettenlinie auf den Kettenantrieb zur Folge hat.

Tretlagereinheit

 Aufgabe des Tretlagers



Das Tretlager gewährleistet durch seine Lager die Rotationsbewegung der Kurbeln. Die Tretlagerwelle nimmt zugleich die Kurbeln auf.





vervollständigen Sie auf der unteren Abbildung die fehlenden Begriffe



1. Lehrjahr





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Auftrag: Notieren Sie zu den folgenden Tretlagerstandarts wichtige Eigenschaften, Masse und Spezialitäten mit Hilfe von Fachbuch und Herstellerunterlagen.

Konus-Tretlager

Beschreiben Sie die Tretlagergewindetypen der Tretlagerschalen/Gehäuse BSA

Gewindemasse: ITA

Gewindemasse: FRA

Gewindemasse:

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Patronen-Tretlager

Notieren Sie zum folgenden Tretlagerstandart möglichst viele Eigenschaften, Masse und Spezialitäten mit Hilfe von Fachbuch und Herstellerunterlagen.

Kurbelbefestigung

Tretlagerbezeichnungen

Erklären Sie, welche Informationen Sie dem Aufkleber entnehmen können

1. Lehrjahr

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Masse am Tretlager Vermassen Sie die wichtigsten Masse am Tretlager und am Tretlagergehäuse des Rahmens.

Tretlagergewinde

Drehsinn der Gewinde (BSA)

Rechte Tretlagerschale:

linke Tretlagerschale

Warum sich ein Tretlager löst oder festzieht?

1. Lehrjahr

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Analysieren Sie die beiden Bilder auf den nachfolgenden Seiten und erklären Sie Wahl des Gewindedrehsinns bei Tretlagerschalen. Notieren Sie sich Ihre ausführlichen Überlegungen zu jedem Bild gleich unten auf den Textbereich.

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1. Lehrjahr

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Aussenliegende Lagerschalen

Markieren Sie die Tretlagerschalen rot und die Tretlagerwelle grün.

Welche Vorteile bringt dieses System?

Was müssen Sie bei der Montage von Position 7 beachten?

Nennen Sie die Aufgabe von Bauteil Nr. 8?

Erklären Sie die Funktion von Position 4?

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Press Fit Lager Notieren Sie zum folgenden Tretlagerstandart möglichst viele Eigenschaften, Masse und Spezialitäten mit Hilfe von Fachbuch und Herstellerunterlagen.

Erklären Sie rechts die Aufgaben der Pos. 2, 3 und 5 der unteren Darstellung.

Benennen Sie die Bauteile:

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Kette Die Kette verbindet die Kettenblätter vorne mit dem Ritzel hinten. Dabei wird der horizontale Abstand überbrückt und das durch die Kurbelbewegung erzeugte Drehmoment des Fahrers übertragen.

Die Kette besitzt einen Wirkungsgrad von _______% Erklären Sie die Bedeutung in neuem Zustand und bei optimaler Wartung. Mit Wirkungsgrads der Kette: zunehmendem Verschleiss nimmt dieser Wirkungsgrad ab.

des

Bauteile der Kette Für Fahrräder werden meist Rollen- oder Lagerkragenketten verwendet. Benennen Sie die Einzelteilte der abgebildeten Lagerkragenkette rechts.

Bei Kettenschaltungen werden eher Lagerkragenketten verwendet, während ohne Kettenschaltungen die einfacheren und etwas breiteren Rollenketten Anwendung finden.

Um den Verschleiss an der Kette so gering wie möglich zu halten, sind drehbar gelagerte Kettenrollen auf den Kettenhülsen angebracht.

Diese Rollen ermöglichen der Kette ein sanftes Abrollen auf den Kettenkränzen. Dadurch werden die Reibung und somit der Verschleiss an Kette und Kränzen deutlich vermindert.

1. Lehrjahr

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Verschleissprüfung der Kette Erklären Sie nachfolgend und ausführlich, wie Ketten auf ihren Verschleiss geprüft oder gemessen werden können. Ergänzen Sie Ihre Erklärungen mit Bildern oder Skizzen. Nennen Sie mind. zwei unterschiedliche Varianten.

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Wartung der Kette Erklären Sie die fachmännische Wartung von Ketten

Abbildung: Verschmutze Kette

Materialien an Ketten Als Material für Ketten kommen vor allem die folgenden Materialien in Frage:

Erklären Sie die beiden Oberflächenbehandlungen und den Grund für die Anwendung kurz:

• • • •

Kettenabmessungen Notieren Sie die gesuchten Masse auf der abgebildeten Kette rechst

B => b => p =>

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Kettennieten und –Verschlüsse Die Verschlussstelle der Kette ist oft das schwächste Glied in einer Kette. Es ist deshalb besonders wichtig, den Kettenverschluss korrekt zu montieren:

Die folgenden Kettenverschlüsse finden an Fahrradantriebsketten Anwendung:

Kettennietbolzen Aufgrund der unterschiedlichen Kettenabmessungen gibt es den Kettentypen entsprechend unterschiedliche Kettennieten: Ordnen Sie den abgebildeten Kettennieten rechts die Kettentypen zu:

A B C D Kettenschlösser Notieren Sie ihre Erfahrungen und Erkenntnisse im Zusammenhang mit den Kettenschlössern in der Tabelle nebenan:

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Übersicht mit unterschiedlichen Kettentypen und Anwendungsbereiche

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Berechnungen zur Ketten-Teilung Eine Rollenkette für Neunfachkettenschaltung hat eine Gliederzahl von 113. Berechnen Sie die Kettenlänge in mm und Zoll, die Kettenteilung und innere Breite in mm.

Berechnen Sie den Durchmesser dieses Kettenblatts (53T) bei einer Kettenteilung von ½ Zoll.

Stellen Sie den Lösungsweg wie gewohnt sauber dar!

1. Lehrjahr

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Ritzel und Kränze Die Ritzel sowie die Kettenblätter bilden eine Paarung, welche aufeinander abgestimmt sein muss. Nur so kann eine optimale Funktion des Antriebs gewährleistet werden. Je nach Anzahl der Ritzel und Kettenblätter sind diese verschieden hergestellt und bestehen aus unterschiedlichen Materialien.

Analysieren Sie die Abbildung rechts und notieren Sie Ihre Erkenntnisse:

Nennen Sie mögliche Materialien für Herstellung von Ritzeln und Kettenblätter:

die

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Schalthilfen: Moderne Ritzel wie auch Kettenblätter sind mit Schalthilfen (auch Steighilfen genannt) ausgestattet. Diese Schalthilfen verkürzen die Zeit für den Kranzwechsel der Kette beim Schaltvorgang.

Sie unterstützen den Gangwechsel beim Hoch-, sowie auch beim Runterschalten.

Masse am Kettenblatt Nennen Sie die zu unterscheidenden Masse am Kettenblatt:

Tabelle mit Lochabständen

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Übersetzungs-Berechnungen Der Kettentrieb eines Fahrrads hat die Zähnezahlen z 1 = 42, z2 = 17. Berechnen Sie die Übersetzung i.

Berechnen Sie für das obenstehende Beispiel die Entfaltung. Die Reifengrösse beträgt nach ETRTO 559-50.

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Lernkontrolle

Auftrag: Erstellen Sie eine persönliche Lernkontrolle.

Notieren Sie sich mind. fünf wichtige Fragen und beantworten Sie die gestellten Fragen auf einem zweiten Arbeitsblatt. Die Frage-Blätter werden dann anschliessend in der Klasse ausgetauscht und so erhalten wir einen Fragekatalog. Diese Fragen sollen Sie bei der Prüfungsvorbereitung unterstützen.

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Riemenantrieb Der Antrieb mit einem Antriebsriemen ist relativ wenig verbreitet, erfährt aber immer mehr Beliebtheit. Das System besteht aus dem Antriebsriemen, dem vorderen Riemenrad (Antriebsriemenrad) und dem hinteren Riemenrad (Abtriebsriemenrad). Die Riemenräder sind für die gängigen Kurbeln und Naben auf dem Markt erhältlich und umrüstbar. Sie sind aus Aluminiumlegierungen und nehmen den Riemen in unterschiedlicher Zähnezahl auf.

Antriebsriemen: Beim Riemen handelt es sich um einen V-förmigen Zahnriemen mit verschiedenen Zonen. Beschreiben sie die rechts abgebildeten Zonen in deutscher Sprache.

Nennen Sie die Vorteile des Antriebsriemen-Konzepts:

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Bauartbedingte Eigenschaften Teilbarer Rahmen Damit der Riemen im Schadensfall getauscht werden kann, muss der Rahmen im hinteren Rahmenteil teilbar sein. Nur so kann der Antriebsriemen ausgetauscht werden. Diese Bedingung muss ein Fahrradrahmen ebenfalls erfüllen, wenn das Kettenantriebssystem durch einen Riemenantrieb ersetzt werden soll. Dazu gibt es die unterschiedlichen Lösungen der Hersteller.

Riemenflucht Um die Funktion des Riemens optimal zu gewährleisten, muss die Flucht des Antriebsriemens genau passen. Überlegen und notieren Sie sich, welche Auswirkungen eine falsche Riemenflucht zu erkennen sind.

Riemenspannung Nebst der Flucht des Riemens ist auch die korrekte Spannung des Riemens von grosser Wichtigkeit. Dazu gibt es Werkzeuge der jeweiligen Hersteller, welche die Riemenspannung messen lassen. Ist die Spannung nicht korrekt, kann der Riemen von den Riemenrädern runterspringen oder beschädigt werden.

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Auftrag: Erklären Sie auf den nachfolgenden Seiten, wie die Riemenspannung kontrolliert wird.

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Belt handling and installation

Auftrag: Notieren Sie sich den Umgang und die Installation von Antriebsriemen auf einem Zusatzblatt.

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Einsatzgebiet Nennen sie nach der Bearbeitung das Einsatzgebiet für Antriebsriemen unter Betrachtung aller notierten Eigenschaften und Erkenntnissen.

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B2 Kettenschaltungen Bildungsplan 1. Anforderungen, Bauarten, Eigenschaften und Einzelteile der Kettenschaltung nennen.

Auftrag Kettenschaltung Setzen Sie sich mit dem Thema Kettenschaltung auseinander. Erarbeiten Sie sich das Wissen zu den Anforderungen, Bauarten, Eigenschaften und Einzelteilen der Kettenschaltung.

Hilfsmittel: beide Fachbücher, Werkstattunterlagen, Internet, Lehrmeister, Kollegen.

Erstellen Sie eine Dokumentation gemäss Vorgaben ABU (Thema 5.4) zum Thema Kettenschaltung.

Kapitel 1: Einleitung (Überblick über die Arbeit und die Vorgehensweise) Kapitel 2: Anforderungen (Erklären Sie die Anforderungen an die Kettenschaltungen) Kapitel 3: Bauarten (Unterscheiden Sie die gängigen Kettenschaltungen und ihre Eigenschaften) Kapitel 4: Einzelteile (Beschreiben Sie alle Bauteile einer Kettenschaltung aus Kapitel 3) Kapitel 5: Campagnolo Corsa (Mein Favorit: Beschreiben Sie die herausragenden Eigenschaften) Kapitel 6: Schluss (Gewonnene Erkenntnisse während der Arbeit) Kapitel 7: Quellenverzeichnis (Text und Bilder, wird überprüft) Bilder: Verwenden Sie möglichst eigene Fotos in der Dokumentation Layout: Ansprechendes Titelblatt und automatisch erstelltes Inhaltsverzeichnis mit Seitenzahlen.

Erstellen Sie die Dokumentation in Word oder Pages und speichern Sie diese zusätzlich als PDF-Datei.

Beide Dokumente reichen Sie ein zur Beurteilung. (1 Note FT zum Inhalt, 1 Note GL zu Umfang, Aufbau und Layout) Zeitaufwand: 5 Lektionen im Unterricht, weitere Bearbeitungszeiten im Betrieb und in der Freizeit Abgabetermin Zusatzinformationen

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