Vorwort - Europa-Lehrmittel

Vorwort
Das Fachkundebuch „Fahrradtechnik“ vermittelt alle Fachkenntnisse, die im Ausbildungsrahmenplan
für die betriebliche Ausbildung und im Rahmenlehrplan für die Ausbildung in der
Fachstufe der Berufsschule aufgeführt sind.
Der Ausbildungsberuf „Zweiradmechaniker(in) – Fachrichtung Fahrradtechnik“ ist innerhalb
des Berufsfeldes Fahrzeugtechnik ein neu geschaffener Beruf mit hohen fachspezifischen
Anforderungen.
Die technische Komplexität des Produktes Fahrrad und die Innovation, die das Fahrrad als
Verkehrs- und Transportmittel und als „high-tech“-Sportgerät erfährt, erforderte eine Trennung
in eine eigenständige Berufsfachrichtung.
Neue Bauarten (Liegerad, vollgefederte Fahrräder, Dreirad, Reha-Räder, Elektrobikes und
HPVs), Verwendung neuer Werkstoffe (Carbon, Kevlar, Elastomere, Titan, Magnesium), Einzug
der Elektronik in Komponenten der Kraftübertragung und Bremssysteme, gestiegene Anforderungen
an Produktsicherheit, Service und Kundenwünsche prägen das Berufsbild des Zweiradmechanikers
der Fachrichtung Fahrradtechnik.
Viele Betriebe, die neben Fahrrädern und verwandten Produkten auch Kleinkrafträder (Mofas,
Moped u.a.) vertreiben, warten und reparieren, sind daran interessiert, dass ihre Auszubildenden
auch Grundkenntnisse in der Motorentechnik erhalten.
Dem entspricht im vorliegenden Fachkundebuch das Kapitel „Antriebssysteme mit Verbrennungsmotoren“.
Ein Schwerpunkt sind die Inhalte mit rechtlichen und betriebswirtschaftlichen Anteilen:
● Präsentation und Kundenberatung,
● Verkauf und Kalkulation,
● Produktsicherheit,
● Haftung und Gewährleistung.
In die erweiterte 3. Auflage sind die Themen „Oberflächenschutz“ sowie „Wartung und Pflege“
aufgenommen. Der Tabellenteil ist überarbeitet und der Entwicklung in der Fahrradtechnik
angepasst. Neue Fachbegriffe und Normen sind neben einer umfangreichen Werkzeugliste und
der aktuellen Arbeitswerteliste mit enthalten.
Das vorliegende Fachbuch begleitet den Auszubildenden im Betrieb, in der überbetrieblichen
Ausbildung und in der Berufsschule und leistet wertvolle Hilfe bei der Vorbereitung auf die
Zwischen- und Abschlussprüfungen.
Es ist ebenso für den Fahrradmonteur, der eine verkürzte Ausbildung durchläuft, als auch für
den zukünftigen Meister ein wichtiger Begleiter in Theorie und Praxis.
Es sollte als Nachschlagewerk in keiner Werkstattbibliothek des Zweiradhandwerks fehlen.
Aber auch Lehrkräfte an allgemeinbildenden Schulen, an denen das Fahrrad oft Gegenstand
von Unterrichtsinhalten ist und als Projekt in vielfältiger Form auftaucht, können von diesem
Buch profitieren.
Die große Nachfrage nach der „Fachkunde Fahrradtechnik“ macht schon nach kurzer Zeit eine
3., erweiterte Auflage erforderlich, in die konstruktive Rückmeldungen aus Schule und Betrieb
aufgenommen werden.
Das Autorenteam wünscht Ihnen viel Freude am Lernen und Arbeiten mit der neuen „Fahrradtechnik“.
Frühjahr 2009 Autoren und Verlag
3

Inhalt
1 Geschichte des Fahrrades 9
2 Fahrradtypen 12
2.1 Standardtypen___________________________________ 12
2.2 Sporträder ________________________________________ 15
2.3 Kinderfahrräder _________________________________ 17
2.4 Sonderkonstruktionen _________________________ 18
2.5 Fahrräder mit Hilfsantrieb ____________________ 20
3 Rahmen 21
3.1 Rahmenbelastung ______________________________ 21
3.1.1 Vertikalkräfte _____________________________________ 21
3.1.2 Horizontalkräfte _________________________________ 21
3.1.3 Seitenkräfte_______________________________________ 22
3.1.4 Antriebskräfte____________________________________ 22
3.1.5 Biegemomente __________________________________ 22
3.2 Rahmentest ______________________________________ 23
3.3 Rahmenbauarten _______________________________ 24
3.4 Rahmenwerkstoffe _____________________________ 26
3.4.1 Stahl________________________________________________ 26
3.4.2 Aluminium________________________________________ 29
3.4.3 Titan________________________________________________ 32
3.4.4 Magnesium_______________________________________ 33
3.4.5 Carbon_____________________________________________ 34
3.5 Rohrherstellung _________________________________ 36
3.5.1 Stahlrohre ________________________________________ 36
3.5.2 Aluminiumrohre________________________________ 37
3.5.3 Carbonrohre _____________________________________ 37
3.5.4 Rohrverfeinerungen____________________________ 38
3.6 Rahmenfügen____________________________________ 38
3.6.1 Zuschneiden _____________________________________ 38
3.6.2 Löten _______________________________________________ 39
3.6.3 Schweißen________________________________________ 44
3.6.4 Kleben _____________________________________________ 47
3.6.5 Carbonrahmen __________________________________ 47
3.7 Rahmen-Anbauteile ____________________________ 49
3.8 Steuersystem ____________________________________ 52
3.8.1 Gabel_______________________________________________ 52
3.8.2 Steuersatz ________________________________________ 53
3.8.3 Vorbau _____________________________________________ 57
3.8.4 Lenker______________________________________________ 59
3.9 Fahrverhalten und Rahmengeometrie ____ 63
3.9.1 Kreiseleffekt ______________________________________ 63
3.9.2 Nachlauf___________________________________________ 64
3.9.3 Absenkung _______________________________________ 65
3.9.4 Radstand __________________________________________ 65
3.10 Sattel _______________________________________________ 66
3.11 Sattelstütze _______________________________________ 68
4 Antrieb 69
4.1 Tretlagersatz _____________________________________ 69
4.1.1 Verbindung Kurbelarm-Innenlager _________ 69
4.1.2 Innenlager ________________________________________ 70
4.1.3 Kurbelarme _______________________________________ 71
4.2 Pedale______________________________________________ 72
4.2.1 Pedalprüfung ____________________________________ 73
4.2.2 Pedallagerung ___________________________________ 73
4.2.3 Pedalausführungen ____________________________ 75
4.3 Fahrradkette ______________________________________ 75
4.3.1 Aufbau einer Fahrradkette____________________ 76
4.3.2 Kettenlinie ________________________________________ 77
4.3.3 Kettenreibung und Kettenverschleiß_______ 77
4.3.4 Kettenfügen ______________________________________ 78
4.3.5 Kettenlänge bei Kettenschaltungen ________ 79
4.4 Fahrradschaltungen ____________________________ 80
4.4.1 Nabenschaltungen _____________________________ 80
4.4.2 Kettenschaltungen______________________________ 88
4.4.3 Kombinierte Schaltsysteme __________________ 91
4.4.4 Sonderschaltungen ____________________________ 92
5 Bremsen 95
5.1 Allgemeine Anforderungen an Bremsen _ 95
5.2 Vorschriften, Gesetze und Prüfungen ______ 95
5.2.1 Gesetzliche Vorschriften _______________________
5.2.2 Sicherheitstechnische Anforderungen
95
und Prüfungen___________________________________ 95
5.3 Bremssysteme___________________________________ 96
5.3.1 Kraftübertragung und
Übersetzungsverhältnis _______________________ 97
5.3.2 Handbremsen____________________________________ 98
5.3.3 Fußbremsen _____________________________________ 108
6 Laufräder 110
6.1 Speichenlaufräder ______________________________ 110
6.1.1 Vertikale Belastung _____________________________ 110
6.1.2 Antriebsbelastung ______________________________ 111
6.1.3 Seitenbelastung _________________________________ 111
6.2 Systemlaufräder ________________________________ 113
6.2.1 Shamal-Prinzip __________________________________ 113
6.2.2 Rolfs-Prinzip ______________________________________ 113
6.2.3 Roval-Prinzip _____________________________________ 113
6.2.4 Pulstar-Prinzip____________________________________ 113
6.2.5 Citec-Prinzip ______________________________________ 114
6.2.6 Shimano-Prinzip ________________________________ 114
6.2.7 Scheibenräder ___________________________________ 114
6.2.8 Composite Wheel _______________________________ 115
6.3 Naben______________________________________________ 115
6.3.1 Vorderradnaben _________________________________ 116
6.3.2 Hinterradnaben__________________________________ 117
6.3.3 Nabenklemmung _______________________________ 118
6.3.4 Nabenlagerung__________________________________ 119
6.3.5 Nabendichtungen_______________________________ 120
6.4 Freilauf_____________________________________________ 121
6.4.1 Klassischer Sperrklinkenfreilauf für
Schraubnaben ___________________________________ 121
6.4.2 Torpedo-Freilaufnabe __________________________ 122
6.4.3 Freilauf-Kassettennabe ________________________ 122
6.5 Felgen______________________________________________ 124
6.5.1 Werkstoffe und Herstellung von Felgen___ 124
6.5.2 Felgentypen ______________________________________ 125
5

6
6.5.3 Felgenprofile _____________________________________ 125
6.5.4 Felgengeometrie ________________________________ 126
6.5.5 Bremswirkung von Felgen ___________________ 127
6.5.6 Felgenexplosion_________________________________ 128
6.5.7 Speichenlöcher __________________________________ 129
6.6 Speichen __________________________________________ 129
6.6.1 Herstellung von Speichen ____________________ 129
6.6.2 Speichenschwachpunkte______________________ 130
6.6.3 Speichenausführungen _______________________ 131
6.6.4 Speichenbruch___________________________________ 131
6.6.5 Einspeichen ______________________________________ 132
6.6.6 Ermittlung der Speichenlänge_______________ 133
6.6.7 Standard-Einspeichanleitung ________________ 134
6.7 Fahrradreifen_____________________________________ 136
6.7.1 Reifenaufbau_____________________________________ 136
6.7.2 Größenbezeichnungen von Reifen _________ 139
6.7.3 Rolleigenschaften _______________________________ 139
6.7.4 Reifenprofile _____________________________________ 140
6.7.5 Ventile _____________________________________________ 142
7 Federung und Dämpfung 144
7.1 Grundlagen der Federung
und Dämpfung __________________________________ 144
7.2 Federkennlinie und Federrate _______________ 145
7.3 Gefederte und ungefederte Masse _________ 147
7.4 Dämpfung ________________________________________ 147
7.5 Fachbegriffe der Federtechnologie _________ 149
7.5.1 Negativ-Federweg ______________________________ 149
7.5.2 Einfederungsweg _______________________________ 149
7.5.3 Einfederungsrichtung__________________________ 150
7.5.4 Bremsnicken _____________________________________ 150
7.5.5 Einfedern im Wiegetritt ________________________ 150
7.5.6 Kettenzug _________________________________________ 150
7.5.7 Pedalschlag_______________________________________ 150
7.6 Ausführungen von Federungssystemen__ 151
7.6.1 Vorderradfederungen __________________________ 151
7.6.2 Hinterradfederungen___________________________ 154
7.6.3 Gefederte Sattelstützen________________________ 155
8 Elektrische Ausrüstung 156
8.1 Gesetzliche Grundlagen_______________________ 156
8.2 Lichtmaschine ___________________________________ 157
8.2.1 Spannungserzeugung durch Induktion ___ 157
8.2.2 Dynamobauarten _______________________________ 158
8.3 Lichtquellen ______________________________________ 160
8.3.1 Temperaturstrahler _____________________________ 161
8.3.2 Leuchtdiode ______________________________________ 161
8.4 Scheinwerfer und Rücklicht __________________ 162
8.5 Sicherheits- und Komforteinrichtungen___ 164
8.6 Fehlersuche an der Beleuchtungsanlage _ 165
8.7 Elektroantriebe __________________________________ 166
8.7.1 Gleichstrommotor ______________________________ 166
8.7.2 Elektrofahrräder _________________________________ 167
8.7.3 Nachrüstung _____________________________________ 168
8.8 Fahrradcomputer _______________________________ 169
Inhalt
9 Zubehör 171
9.1 Schutzblech und Kettenschutz _______________ 171
9.2 Gepäckträger_____________________________________ 171
9.3 Schließ- und Sicherungstechnik_____________ 173
9.4 Seitenstütze ______________________________________ 174
9.5 Glocke _____________________________________________ 174
9.6 Luftpumpe ________________________________________ 175
9.7 Kindersitze________________________________________ 175
9.8 Helm _______________________________________________ 176
9.9 Anhänger _________________________________________ 178
10 Anpassung Mensch – Maschine 179
10.1 Körpermaße ____________________________________ 179
10.1.1 Innenbeinlänge ________________________________ 179
10.1.2 Armlänge________________________________________ 179
10.1.3 Rumpflänge_____________________________________ 180
10.2 Fahrradmaße ___________________________________ 180
10.2.1 Rahmenhöhe ___________________________________ 180
10.2.2 Rahmenlänge __________________________________ 181
10.2.3 Tretkurbellänge ________________________________ 182
10.2.4 Fußfreiheit ______________________________________ 182
10.3 Positionsmaße _________________________________ 182
10.3.1 Sattelhöhe (Sitzhöhe) ________________________ 182
10.3.2 Sattelbreite, Sitzbreite________________________ 183
10.3.3 Sitzlänge und Horizontalposition__________ 184
10.3.4 Lenkerhöhe _____________________________________ 185
10.3.5 Lenkerbreite ____________________________________ 185
10.3.6 Fußstellung _____________________________________ 186
10.3.7 Handhaltung____________________________________ 186
10.3.8 Position Handbremshebel __________________ 187
10.4 Ergonomie ______________________________________ 187
10.4.1 Muskeln als Motor ____________________________ 187
10.4.2 Sitzposition _____________________________________ 188
11 Fachrechnen und physikalischtechnologische
Grundlagen 191
11.1 Längen ___________________________________________ 191
11.2 Drehzahl _________________________________________ 191
11.3 Geschwindigkeit _______________________________ 191
11.4 Beschleunigung, Verzögerung _____________ 193
11.5 Anhalteweg, Bremsweg _____________________ 193
11.6 Masse und Dichte _____________________________ 193
11.7 Trägheit und Trägheitsmoment ____________ 194
11.8 Flächenmoment und
Widerstandsmoment_________________________ 194
11.9 Kraft_______________________________________________ 194
11.10 Antriebsschlupf, Bremsschlupf ____________ 199
11.11 Mechanische Arbeit ___________________________ 199
11.12 Energie ___________________________________________ 200
11.13 Leistung__________________________________________ 200
11.14 Wirkungsgrad __________________________________ 202
11.15 Drehmoment ___________________________________ 203
11.16 Hebel _____________________________________________ 203

Inhalt
11.17 Kreiselmoment und Kreiselkraft _________ 207
11.18 Getriebe ________________________________________ 208
11.19 Planetengetriebe _____________________________ 213
11.20 Bremsen und Bremsarbeit ________________ 213
11.21 Kurvenfahrt____________________________________ 217
11.22 Federung _______________________________________ 217
11.23 Festigkeit _______________________________________ 218
11.24 Elektrotechnik _________________________________ 219
12 Fahrmechanik 222
12.1 Masse, Trägheit und Gewicht _____________ 222
12.2 Kraft und Gegenkraft________________________ 224
12.3 Reibungskräfte________________________________ 224
12.3.1 Haftreibung____________________________________ 225
12.3.2 Gleitreibung ___________________________________ 225
12.3.3 Rollreibung ____________________________________ 226
12.4 Schlupf _________________________________________ 226
12.5 Kurvenfahrt____________________________________ 227
12.6 Einleiten der Kurve __________________________ 228
12.7 Stabilisierendes Lenksystem _____________ 230
12.8 Stabilisierende Kreiselkräfte ______________ 231
12.8.1 Handversuche zur Kreiselreaktion _______ 232
12.8.2 Folgerungen für den Radfahrer __________ 233
12.9 Bremsen _______________________________________ 233
12.9.1 Grundlagen____________________________________ 234
12.9.2 Bremsen in der Kurve ______________________ 235
13 Oberflächenschutz 236
13.1 Lacke ____________________________________________ 236
13.2 Beschichtungsverfahren ___________________ 236
13.2.1 Nasslackierung _______________________________ 236
13.2.2 Pulverlackierung _____________________________ 237
13.2.3 Kombinationen von Lackierungen_______ 238
13.2.4 Elektrotauchlackierung _____________________ 238
13.3 Eloxieren _______________________________________ 239
14 Reinigung und Pflege 240
14.1 Schmierstoffe _________________________________ 240
14.1.1 Konsistenz von Ölen und Fetten _________ 241
14.1.2 Schmierstoff-Verschleiß ____________________ 241
14.2 Pflegehinweise _______________________________ 242
14.2.1 Rahmen und Gabel__________________________ 242
14.2.2 Federgabel, Dämpfer, Rahmenmechanik
und Federsattelstütze _________ 243
14.2.3 Vorbau und Lenker __________________________ 244
14.2.4 Griffe ____________________________________________ 245
14.2.5 Sattelstütze ____________________________________ 245
14.2.6 Sattel ____________________________________________ 245
14.2.7 Naben___________________________________________ 245
14.2.8 Reifen ___________________________________________ 246
14.2.9 Speichen _______________________________________ 246
14.2.10 Felgen___________________________________________ 247
14.2.11 Kette_____________________________________________ 247
14.2.12 Zahnkranz und Kassette____________________ 248
14.2.13 Pedale___________________________________________ 248
14.2.14 Tretlager________________________________________ 248
14.2.15 Kurbelgarnitur und Kettenblätte _________ 248
14.2.16 Nabenschaltungen __________________________ 248
14.2.17 Bremsen _______________________________________ 250
14.2.18 Schrauben, Muttern und Zubehör _______ 250
14.3 Radpflege-Ausstattung _____________________ 253
15 Antriebssysteme mit
Verbrennungsmotoren ____________________ 254
15.1 Otto-Viertaktmotor___________________________ 254
15.1.1 Arbeitsschritte des
Otto-Viertaktmotors _________________________ 254
15.1.2 Aufbau des Otto-Viertaktmotors _________ 255
15.2 Otto-Zweitaktmotor _________________________ 257
15.2.1 Aufbau des Otto-Zweitaktmotors________ 257
15.2.2 Arbeitsschritte des
Otto-Zweitaktmotors ________________________ 257
15.3 Motorsteuerung______________________________ 258
15.4 Motorschmierung ___________________________ 259
15.4.1 Mischungsschmierung _____________________ 259
15.4.2 Frischölschmierung _________________________ 259
15.4.3 Druckumlaufschmierung___________________ 260
15.4.4 Trockensumpfschmierung _________________ 260
15.5 Motorkühlung ________________________________ 260
15.5.1 Luftkühlung____________________________________ 260
15.5.2 Flüssigkeitskühlung _________________________ 261
15.6 Betriebsstoffe _________________________________ 261
15.6.1 Kraftstoffe______________________________________ 261
15.6.2 Schmierstoffe _________________________________ 262
15.7 Zündung _______________________________________ 262
15.7.1 Zündkerze______________________________________ 263
15.7.2 Erzeugung des Zündfunkens _____________ 263
15.8 Gemischaufbereitung_______________________ 264
15.8.1 Vergaser ________________________________________ 264
15.8.2 Einspritzanlage _______________________________ 266
15.9 Abgasanlage __________________________________ 266
15.10 Fahrräder mit Hilfsmotor __________________ 267
16 Wirtschaftskunde 268
16.1 Grundlagen der Wirtschaftskunde _______ 268
16.1.1 Bedürfnisse____________________________________ 268
16.1.2 Wirtschaften ___________________________________ 268
16.2 Der Betrieb ____________________________________ 269
16.2.1 Merkmale der Unternehmung____________ 269
16.2.2 Rechtsformen _________________________________ 269
16.2.3 Organisation eines Betriebes _____________ 270
16.2.4 Lagerhaltung__________________________________ 270
16.2.5 Kalkulation_____________________________________ 271
16.3 Markt ____________________________________________ 272
16.3.1 Markt und Wettbewerb _____________________ 272
16.3.2 Marketinginstrumente______________________ 273
16.4 Der Verkauf ____________________________________ 273
164.1 Der Kunde _____________________________________ 273
16.4.2 Verkaufsgespräche __________________________ 274
16.4.3 Werkstattorganisation ______________________ 275
7

8
16.4.4 Die Ware _________________________________________ 276
16.4.5 Kaufvertrag _____________________________________ 277
16.4.6 Zahlungsverkehr ______________________________ 278
16.4.7 Warenpräsentation ___________________________ 279
17 Produktsicherheit 280
17.1 Benutzerinformationen für
Gebrauchgüter _________________________________ 280
17.1.1 Informationspflicht____________________________ 280
17.1.2 Informationsinhalte___________________________ 280
17.1.3 Informationsfehler ____________________________ 280
17.2 Gewährleistung________________________________ 281
17.2.1 Sachmangel ____________________________________ 281
17.2.2 Beweislastumkehr ____________________________ 281
17.3 Haftung __________________________________________ 281
17.3.1 Haftungsansprüche ___________________________ 281
17.3.2 Zivilrechtliche Produzentenhaftung_______ 282
17.4 Garantie und Kulanz __________________________ 282
17.5 Normen __________________________________________ 283
17.5.1 Das DIN __________________________________________ 283
17.5.2 Normungsarbeit _______________________________ 283
17.5.3 Sicherheitsnormen Fahrrad_________________ 283
17.6 Gesetzliche Vorschriften Fahrrad __________ 284
17.6.1 Die StVZO _______________________________________ 284
17.6.2 Bauvorschriften Fahrrad _____________________ 285
17.6.3 Typprüfung Fahrrad __________________________ 286
17.7 Sicherheitstechnische Untersuchungen _ 286
17.7.1 Betriebslasten __________________________________ 286
17.7.2 Betriebslastenermittlungen_________________ 287
17.7.3 Messfahrten und Labormessungen ______ 288
17.7.4 Prüfgrundlagen ________________________________ 288
177.5 Testverfahren, Testeinrichtungen __________ 288
17.8 Schadensbegutachtung______________________ 292
17.8.1 Sach- und Körperschaden___________________ 292
17.8.2 Produkt- und Instruktionsfehler____________ 292
17.8.3 Gerichts- und Privatgutachten _____________ 292
17.9 Risiken ___________________________________________ 292
18 Fachterminologie Englisch – Deutsch 294
18.1 Englisch-Deutsch ______________________________ 294
18.2 Deutsch-Englisch ______________________________ 299
19 Formelsammlung Fahrradtechnik 305
20 Anhang 318
Fachbegriffe Fahrradtechnik__________________________ 318
Übungsaufgabe Federung____________________________ 328
Federweg Federsattelstütze __________________________ 336
Fahrrad-Luftwiderstände______________________________ 336
Magura-Federgabel ____________________________________ 337
Rahmen und Rahmeneigenschaften _______________ 338
Aufschlagprüfung einer Rahmen-Gabeleinheit _ 340
NuVincy-Nabenschaltung_____________________________ 341
Wartung 3-Gang SRAM _______________________________ 342
Wartung 5-Gang SRAM _______________________________ 344
Wartung 7-Gang SRAM _______________________________ 346
Inhalt
Wartung Shimano Inter 4 _____________________________ 348
Wartung Shimano Inter 8 _____________________________ 350
Wartung Sturmey Archer 8-Gang___________________ 352
Wartung Rohloff Speedhub 500/14_________________ 354
Übersetzungen von Kettenschaltungen ___________ 358
Entfaltungen von Fahrrädern mit
Kettenschaltung________________________________________ 359
Übersetzungen von Fahrrädern mit
Nabenschaltung _______________________________________ 360
Entfaltungen von Nabenschaltungs-Fahrrädern 361
Nabenschaltung-Einstellung _________________________ 362
Zähnezahl und Teilkreisdurchmesser ______________ 363
Kettenlinie ________________________________________________ 364
Kettentypen ______________________________________________ 364
Lochkreisdurchmesser und Lochmaße von
Kettenblättern __________________________________________ 365
Einbaumaße/Klemmbreite von Naben ____________ 365
Lagerkugelgrößen ______________________________________ 365
Anbaumaße von Scheibenbremsen _______________ 366
Geschwindigkeiten bei Bremsprüfungen
und Bremswegen _____________________________________ 367
Mindest-Verzögerungswerte für die
Brems-Prüfstandsmessung_________________________ 367
Bremskraftmessung: Handbetätigte
Bremse am Kinderfahrrad __________________________ 368
Reibungskoeffizienten Fahrradbremsen __________ 368
Reifengröße und Fahrradtyp_________________________ 369
Welche Reifengrößen gibt es?_______________________ 370
Zuordnung Reifenbreite-Felge_______________________ 372
Haftreibungszahlen_____________________________________ 373
Abrollwiderstandszahlen _____________________________ 373
Reifendruck _______________________________________________ 373
Einstellung Fahrradcomputer________________________ 374
Gewinde im Fahrradbau ______________________________ 375
Schraubengewinde am Fahrrad_____________________ 376
Drehmomente von Befestigungsschrauben _____ 376
Anzugsdrehmomente für Fahrradteile ____________ 377
Sitzposition und Hebelwirkung _____________________ 381
Rahmenhöhe_____________________________________________ 382
Kurbellänge ______________________________________________ 383
Messblatt Fahrer ________________________________________ 384
Messblatt Fahrrad_______________________________________ 385
Fahrradinspektion ______________________________________ 386
Werkstatt-Kontrollbogen ______________________________ 387
Reparatur-Auftrag_______________________________________ 388
Arbeitswerteliste ________________________________________ 389
Werkzeugliste ____________________________________________ 394
DIN-, ISO- und EN-Normen __________________________ 400
Benutzerinformation ___________________________________ 401
Lichttechnik _______________________________________________ 402
Überspannungsschutz_________________________________ 402
Lichttechnische Einrichtungen § 67 StVZO _______ 403
Gesetzl. Bestimmungen für Fahrradanhänger __ 404
Typologie kleinmotorisierter Fahrzeuge __________ 405
21 Sponsoren 406
22 Sachwortverzeichnis 420

4
82
Im Berggang (Bild 1 und 2) wird das Hohlrad bis an
die Planseite des Antreibers geschoben. Die Sperrklinken
werden über die erste Klinkenverzahnung der
Nabenhülse geschoben und kommen somit nicht zur
Wirkung.
Der Kraftverlauf erfolgt jetzt über das Hohlrad, den
Planetenträger, Bremskonus und Sperrklinken auf
die zweite Verzahnung der Nabenhülse. Die Übersetzung
des Planetengetriebes bewirkt jetzt eine Verminderung
der Drehzahl.
Im Normalgang (Bild 3) greift die kleine Verzahnung
des Kupplungsrades in die entsprechende Kupplungsverzahnung
des Hohlrades.
Der Antrieb erfolgt nun direkt (im Verhältnis 1 : 1) über
die Hohlradsperrklinken auf die Nabenhülse. Über
die Verzahnung des Hohlrades wird das Getriebe leer
mitgenommen und kommt so nicht zur Wirkung.
Nabenhülse
Berggang
Abtrieb Bremskonus- Planetenrad Hohlrad Hohlradsperrklinkesperrklinke
Hohlrad,
Antrieb
4 Antrieb
Planetenträger dreht langsamer,
Abtrieb
Bild 1: Berggang bei einer Dreigang-Nabenschaltung
(SRAM)
Antrieb Ritzel
Antreiber
Planetenträger Bremskonus Sonnenrad Mitnehmerscheibe Kupplungsrad Schubklotz Zugstange Hohlachse
Bild 2: Kraftverlauf beim Berggang der Dreigang-Nabenschaltung
Nabenhülse Bremskonus- Planetenrad Hohlrad Hohlradsperrklinkesperrklinke
Abtrieb Antrieb Ritzel
Planetenträger Bremskonus Sonnenrad Mitnehmerscheibe Kupplungsrad Schubklotz Zugstange
Bild 3: Kraftverlauf beim Normalgang der Dreigang-Nabenschaltung
Antreiber
Hohlachse

4 Antrieb
Bremsmantel Sperrklinken
Nabenhülse Stufenplanetenrad Hohlrad
Bremskonus Zugklotz Sonne 1 Planetenträger
Bild 1: Kraftverlauf beim großen Berggang der Fünfgang-Nabenschaltung
Beim Rückwärtstreten nimmt das Fünfgang-Planetengetriebe
die Bremsstellung ein. Dabei wird der
Bremskonus über das Bewegungsgewinde des Planetenträgers
in den Konus des zweiteiligen Bremsmantels
gedrückt und schiebt ihn nach links auf die
konische Fläche des Hebelkonus. Die beiden Hälften
des Bremsmantels werden gespreizt und pressen
sich gegen den Bremszylinder der Nabenhülse.
Das Bremsmoment ist vom eingelegten Gang abhängig.
Es ist im Berggang am größten – was nicht im
Interesse des Fahrers ist.
Viergang-Nabenschaltung
Bei der Viergangnabe von Shimano wird in allen vier
Gängen der Planetenträger angetrieben. Im ersten
Gang (Normalgang) ist das Getriebe direkt übersetzt:
Der Planetenträger wird an- und abgetrieben. Die folgenden
drei Gänge sind Schnellgänge, bei denen das
Hohlrad die Nabe antreibt. Beim Schalten werden
nacheinander unterschiedlich große Sonnenräder
auf der Achse festgesetzt (Bild 2).
Siebengang-Nabenschaltung
Nach dem gleichen Schema der Fünfgangnaben
sind die Siebengang-Naben von Sachs/SRAM und
Sturmey-Archer konzipiert (Bild 1, Seite 86). Jedoch
sind hier drei Sonnenräder mit den dazugehörigen
Planetenrädern im Einsatz. Das Getriebe liefert neben
einen Normalgang drei Übersetzungen ins Langsame
und drei Übersetzungen ins Schnelle.
Bei der Siebengang-Nabenschaltung von Shimano
sind zwei Planetengetriebe mit je zwei Sonnenrädern
hintereinander geschaltet. Hier entfällt der Normalgang,
da dieser fast dem vierten Gang entspricht.
In Bild 2, Seite 86 ist der Aufbau der Achtgang-
Nabenschaltung von Shimano dargestellt.
Kupplungsrad
Ritzel
Antreiber
Bild 2: Viergang-Nabenschaltung von Shimano
Die Gründe, warum Sportradler (selten) mit Nabenschaltungen
fahren, sondern Kettenschaltungen
bevorzugen, sind:
● Nabenschaltungen haben relativ große Gangsprünge
(siehe Kapitel 11.18).
● Nabenschaltungen widerstehen auf Dauer nicht
den hohen Pedalkräften.
● Nabenschaltungen haben einen um etwa 6 %
schlechteren Wirkungsgrad als Kettenschaltungen.
● Bedingt durch dünne Speichenflansche kommt es
bei einigen Nabenschaltungen häufiger zum Speichenbruch.
85
4

20
328
Übungsaufgabe Federung
20 Anhang
Die Fahreigenschaften und der Komfort eines Fahrrads können durch eine Federung verbessert werden. Notwendige
Voraussetzungen für die Funktion einer Federung sind geringe ungefederte Massen und genügend
nachgiebige (weiche) Federn. Unter diesen Umständen kann die Federung optimal arbeiten.
Der Einfederweg kann zu einem Sicherheitsrisiko werden, wenn sich das Tretlager zu stark absenkt (hT in
Bild 1, Seite 329). Üblicherweise wird dieser Problematik durch einen Endanschlag in der Federgabel begegnet.
Gegeben ist die Weg-Kraft-Kennlinie einer Federgabel (Bild 1). Die Horizontalachse (x-Achse) entspricht dem
Einfederweg. Eine Auslenkung = 0 mm bedeutet unbelastet, eine Auslenkung > 0 mm belastet. Auf der Vertikalachse
(y-Achse) ist die dazugehörige Kraft aufgezeichnet.
Kraft y
1600
N
1200
1000
800
600
400
200
0
EA
0 20 40 60 80 mm 120
Auslenkung x
Bild 1: Weg-Kraft-Kennlinie einer Federgabel
Der Endanschlag EA begrenzt den Ausfederweg, der
Endanschlag EE den Einfederweg.
Die Kennlinie der Federgabel gliedert sich in drei
Bereiche. Im linken und rechten Teil lassen die Endanschläge
die Kennlinie steil ausfallen.
Im mittleren Teil befindet sich der Arbeitsbereich mit
einem vorteilhaft flachen Kurvenverlauf.
Auch die Reifen senken sich mit zunehmender Radlast
ab. Die Weg-Kraft-Kennlinien (Bild 2) zeigen diesen
Zusammenhang. Es wurde die Aufstandskraft
über der Absenkung der Radachse aufgezeichnet,
wobei mit einem Reifendruck von 2 bar und 4 bar gemessen
wurde.
Aufstandskraft
1800
N
1400
1200
1000
800
600
400
200
EE
4 bar
2 bar
0
0 2 4 6 8 10 12 mm 16
Absenkung
Bild 2: Weg-Kraft-Kennlinie eines Reifens 50 x 559
Aufgabe:
Untersuchen Sie die Situation eines vorn gefederten Fahrrades (Bild 1, Seite 329) im unbeladenen, gebremsten
und rollenden Zustand.

20 Anhang
NuVinci-Nabenschaltung
Die NuVinci-Nabe ist eine stufenlose Getriebenabe
des amerikanischen Herstellers Falbrook. Sie hat
eine Gesamtkapazität von 350 % und wiegt ca. 4,3 kg.
Die Nabe wird über einen Drehgriffschalter geschaltet
und ist für den Einsatz an Alltagsrädern vorgesehen
(Bild 1).
Bild 1: NuVincy-Nabe mit Drehgriffschalter
Die NuVinci-Nabe arbeitet wie alle Nabenschaltungen
als Planetengetriebe, das aber nicht aus Zahnrädern,
sondern aus Kugeln und Kugellaufbahnen
aufgebaut ist (Bild 2). Die Verbindung zwischen den
Getriebebauteilen erfolgt nicht formschlüssig wie bei
Zahnradgetrieben, sondern kraftschlüssig, wobei ein
spezielles Hydrauliköl in der Nabe den Schlupf zwischen
den Kugeln und Kugellaufbahnen verhindert.
Bild 2: Schnittbild NuVincy-Nabe
Durch Betätigung des Drehgriffschalters werden die
Lagerachsen der Kugeln schräg gestellt. Die Kugeln
entsprechen den Planetenrädern und die Lagerachsen
den Planetenradachsen des normalen Zahnrad-
Planetengetriebes. Durch die Schrägstellung verändert
man den wirksamen Umfang der Kugel, so als
würde man ein Zahnrad mit einer anderen Zähnezahl
verwenden.
a)
b)
c)
Bild 3: Schrägstellung der Kugelachsen
a) Übersetzung ins Langsame
b) Direkte Übersetzung
c) Übersetzung ins Schnelle
r i
r i
r i
Ist die Kugelachse geneigt (Bild 3 a), übersetzt der
linke Teil des Getriebes mit dem großen wirksamen
Kugelradius ri stark ins Langsame und der rechte Teil
mit dem kleinen wirksamen Kugelradius ra schwach
ins Schnelle. Die Gesamtübersetzung ist eine Übersetzung
ins Langsame.
Steht die Kugelachse waagerecht (Bild 3 b), übersetzt
der linke Teil des Getriebes genauso stark ins Langsame
wie der rechte ins Schnelle. Die Gesamtübersetzung
ist 1 : 1.
Ist die Kugelachse geneigt (Bild 3 c), übersetzt der
linke Teil des Getriebes mit dem kleinen wirksamen
Kugelradius ri schwach ins Langsame und der rechte
Teil mit dem großen wirksamen Kugelradius ra stark
ins Schnelle. Die Gesamtübersetzung ist eine Übersetzung
ins Schnelle.
Durch das Schrägstellen der Kugelachsen werden
stufenlos alle möglichen Übersetzungen durchlaufen.
r a
r a
r a
341
20

20 Anhang
Messblatt Fahrrad
1 Reifen-/Felgendurchmesser nach ETRTO
2 Rahmenhöhe 1
3a Sitzrohrlänge
3b Sitzrohr-Überstand
4 Rahmenlänge
5 Stand-Over-Maß
6 Lenkrohrwinkel, Lenkkopfwinkel
7 Sattelüberstand
8 Sattelhöhe, Sitzhöhe
9 Sattelrückstellung
10 Vorbaulänge
11 Lenkerausladung
12 Lenkerhöhe
8
2
3a
7
3b
13
9
13 Sitzrohrwinkel
14 Radstand
15 Hinterbaulänge
16 Vorderbaulänge
17 Nachlauf
21
20 19
15 16
14
18 Gabelversatz, Gabelvorbiegung
19 Fußfreiheit 2
20 Tretkurbellänge
21 Tretlagerhöhe
22 Tretlager-Tiefgang
4
Zähnezahl Kettenblätter
Zähnezahl Ritzel
Gewicht Fahrrad
1 Mitte Tretlager – Oberkante Steuerrohr (waagerecht auf den Schnittpunkt mit der Sitzrohrlinie übertragen)
2 Nach DIN EN bei ungünstigster Lenker-/Kurbelstellung gemessen
Weitere Daten sind:
Steuerkopflänge, Gabelschaftlänge, Steuersatzgröße, Steuersatzsystem, Vorbausystem, Federweg hinten,
Federweg vorn, Federhärte vorderes und hinteres Federelement, Federelementlänge, Federelement-Einbaubreite,
Übersetzungsverhältnis der Federung, Tretlagerbreite, Lenkerbreite, Hinterbaubreite, Kettenstrebenlänge
10 11
6
18
17
12
22
1
5
385
20