Innenlager
Innenlager, auch Tretlager, sind die Lager am Fahrrad, in denen die Tretlagerwelle gelagert ist, an der wiederum die Tretkurbeln befestigt sind. Die Bezeichnung „Innenlager“ wurde in den 1980er Jahren durch den Fahrradversandhändler Brügelmann etabliert.[1] Ein Innenlager besteht immer aus mindestens zwei Lagern, welche die Tretlagerwelle an beiden Seiten des Tretlagergehäuses stützen.
Zur Verringerung der Reibung enthält das Tretlager Wälzlager, die ebenso wie Fahrradnaben und Steuersatz früher als Konuslager ausgebildet waren. Inzwischen werden bei einfachen Rädern überwiegend Patronenlager eingesetzt. Bessere Tretlager enthalten auswechselbare Lagereinheiten, die im Sportbereich als Industrielager bezeichnet werden. Bei diesen bilden die innere und äußere Lauffläche mit Kugeln (seltener Zylinderrollen oder Nadeln) und Käfig eine untrennbare Einheit.
Befestigung im Fahrradrahmen
Innenlager[2] werden in das Tretlagergehäuse des Fahrradrahmens eingepresst oder geschraubt. Die folgende Tabelle[3] gibt eine Übersicht über die gängigen Maße der Passungen bzw. Gewinde und der Breite des Tretlagergehäuses.
| Fachbezeichnung | Außen-Ø Schalen oder Lager [mm] | Kurzbezeichnung | Gehäusebreite | Erklärung | verwendete Achsen |
|---|---|---|---|---|---|
| BSA 1,370″ × 24 tpi (selten auch I.S.O. 1,375″ × 24) | 34,8; Gewinde 34,8 × 1,058 | ENG; BSA; BC 1.37 | meist 68 bzw. 73 (oversized),
seltener 83 oder 100 mm |
Wird auch als „englisch“ bezeichnet; meist auf der linken Seite Rechtsgewinde und rechts Linksgewinde; sehr selten rechts Rechtsgewinde | mit angeschmiedetem Konus oder glatt bzw. abgesetzt zur Verwendung mit Industrielagern oder als Teil eines Patronenlagers; Ø bei Keil- oder Vierkantverbindung zur Kurbel: ~ 17 mm; Ø bei Vielzahn- bzw. Klemmverbindung: Octalink und ISIS 22 mm, Hollowtech II/MegaExo(FSA)/X-Drive(Race Face)/Easton 24 mm, GXP (SRAM/Truvativ) 22 mm links und 24 mm rechts, Campagnolo Ultra-Torque 25 mm; Länge: 103 – 132 mm, meist jedoch 107 – 113 mm (Octalink-2fach-Kettenblatt 109,5 mm, 3fach 118,5 mm) |
| ISIS Overdrive 48 × 1,5 | 48; Gewinde M 48 × 1,5 | ISIS | 68 oder 100 mm | vorgeschlagen als neuer Standard mit Übergröße | glatt bzw. abgesetzt zur Verwendung mit Industrielagern; Ø 22 mm; Vielzahnverbindung zur Kurbel; Länge Rennrad 108 mm (auch 118 mm für 3fach-Kettenblatt)/ MTB 113 mm (auch 128 mm für DH bzw. 138 mm bei außenliegenden Lagern) |
| ITA 36 × 24 tpi | 35,9; Gewinde M36 × 1,058 bzw. 1,42″ x 24 tpi | ITA; „italienisch“ | 70 mm | beidseitig Rechtsgewinde; oft erkennbar an der Bezeichnung „36 × 24“ auf der Außenfläche der rechten Lagerschale[4] | wie BSA |
| FRA 1,378″ × 25,4 tpi | 34,8; Gewinde M 35 × 1 | FRA; „französisch“ | wie BSA | beidseitig Rechtsgewinde; wurde bis in die 1980er Jahre verwendet; bis in die 1970er Jahre selten auch als „Schweizer Gewinde“ mit Linksgewinde rechts[5] | wie BSA |
| Glockenlager; Thompson | 34,7 bzw. 35 oder 40; selten 30, 34, 35,9 oder 37,5 (franz.) bzw. 38[6] | meist 70 mm | Schlagschalen sitzen im gewindelosen Tretlagergehäuse; Konen sitzen auf der Welle (beidseitig oder nur links geschraubt); kaum noch gebräuchlich; wurde z. B. bei Tourenrädern und Lastenrädern verwendet | rechts meist mit verpresstem außenliegenden Konus, links mit Gewinde zum Aufschrauben des Konus oder beidseitig glatt bzw. abgesetzt zur Verwendung mit Industrielagern oder als Teil eines Patronenlagers (Reparaturlager); Keil- oder Vierkantverbindung wie BSA | |
| Fauber; engl.: One piece cranks oder Ashtabula[7] | 51,3–51,5 (2.02″); evtl. auch 45 | Fauber; engl.: OPC oder Pro Size | z. B. 70 mm | Lagerart wie Thompson (statt Schlagschalen gelegentlich auch verschraubte Schalen); bei älteren amerikanischen oder skandinavischen sowie BMX-Rädern (mit einteiligem Kurbel-Wellen-Element) und versch. Gewinden | Kurbeln und Achse sind aus einem Stück geschmiedet und müssen durch das Tretlagergehäuse gefädelt werden, das daher einen größeren Außendurchmesser besitzt |
| Mavic Kegel | kegelförmig 34 – ca. 38 | Kegel-Patrone; Reparaturlager zur Verwendung in Gehäusen mit beschädigtem Gewinde[8] | |||
| BB30[9] | 42 | BB30 | 68, 73 oder 83 mm | Kugellager werden direkt in den Rahmen gepresst. Offener Standard (ursprünglich von Cannondale eingeführt)[10] | Hohlachse Ø 30 mm[11] |
| Specialized OS-BB | 42 | OS-BB | 84,5 mm | Kugellager werden direkt in den Rahmen gepresst. | Hohlachse Ø 30 mm,[11] größere Stützbreite als BB30-Kurbeln |
| BB90; BB95 | 37 | BB90 | 90,5 oder 95,5 mm | Kugellager werden direkt in den Rahmen gepresst. | Hohlachse Ø 24 mm,[11] ursprünglich zur Verwendung mit Shimano Hollowtech II-Kurbeln vorgesehen |
| BB86; BB89,5; BB92 | 41 | Pressfit (auch: Shimano Pressfit) | 86,5 mm (Rennrad); 91,5 (oder 89,5 mm mit 2,5 mm breiter Unterlegscheibe) (MTB); | Die Kugellager befinden sich in Schalen (meist aus glasfaserverstärktem Polyamid (Nylon)) | Hohlachse Ø 24 mm,[11] glatt bzw. abgesetzt zur Verwendung mit Industrielagern; ursprünglich zur Verwendung mit Shimano-Hollowtech-II-Kurbeln bzw. ähnlichen vorgesehen, Innenlager für Truvativ/SRAM GXP und Campagnolo ebenfalls erhältlich |
| Pressfit 30 | 46 | PF30 | 68 mm (Rennrad), 73 mm oder 83 mm (MTB) | Die Kugellager befinden sich in Schalen (meist aus glasfaserverstärktem Polyamid (Nylon)) | Hohlachse Ø 30 mm[11] (wie BB30) |
| 386 EVO | 46 | 386 EVO | 86,5 mm (MTB) | eine Variante des Pressfit-30-Lagers, verwendet dieselben Lagerschalen | Hohlachse Ø 30 mm[11] (wie BB30) |
- Die Befestigungsarten in der ersten Hälfte der Tabelle bis einschließlich des Fauber-Lagers wurden ursprünglich bei klassischen Konuslagern (siehe unten) verwendet. Heute werden Tretlagergehäuse dieser Art meist mit Patronenlagern oder seltener mit Industrielagern bestückt.
Die Befestigungsarten in der zweiten Hälfte der Tabelle sind nicht für die Verwendung mit Konuslagern vorgesehen. Diese werden grundsätzlich mit Industrielagern bestückt. - ENG und FRA sind manchmal nicht eindeutig zu unterscheiden. Hier hilft nur vorsichtiges Probieren.
- Glockenlager hatten eine Vierkant-, seltener Sechskant-Aufnahme für die Kurbeln und die namensgebenden auffällig gewölbten, meist verchromten Staubkappen. Sie wurden abgelöst durch Thompson-Lager, zunächst mit Keilbefestigung und später ebenfalls mit Vierkantaufnahme der Kurbeln und eckigen Staubkappen. Verwendet werden Kugeln mit 1/4 Zoll (6,35 mm) Durchmesser. Optisch unterscheiden sich Thompson-Lager von den verbreiteten Konus- und Patronenlagern durch die kleinere Kontermutter, die auf der Welle sitzt (statt auf den äußeren Lagerschalen) und somit ebenso wie die Staubkappe beim Treten rotiert.
- Rechte Lager mit Rechtsgewinde sollten mit Schraubensicherung mittelfest oder einer Kontermutter gesichert werden.
- Übliche Wellenlängen bei Innenlagern mit integrierter Welle (Patronenlager): 103 – 107 – 110 – 113 – 116 – 119 – 122 – 132; Zwischengrößen möglich.
- Gehäuse nach BB30 und PF30 sind für BB30-Kurbeln vorgesehen, können aber für andere Systeme reduziert werden.
- OS-BB-Tretlagergehäuse sind nicht mit BB30-Kurbeln kompatibel, können aber ebenfalls reduziert werden.
Einbau und Wartung
Die meisten Tretlager wurden bislang mit einem Feingewinde im Fahrradrahmen befestigt. Beim Einbau sollten Innen- und Außengewinde gründlich gefettet werden, da es sich sonst oft schwierig gestaltet, die Verschraubung später wieder zu lösen. Wird das Lager erst nach vielen Jahren getauscht, ist das Herausschrauben mit einfachen Mitteln oft nicht mehr möglich. Wenn auch ein verlängerter Hebelarm oder die Verwendung eines Schlagschraubers keinen Erfolg bringt, bietet es sich an, das Tretlagerwerkzeug in einen Schraubstock so einzuspannen, dass das Fahrrad horizontal über dem Schraubstock liegt. Zwei Personen können dann den Rahmen des Rads greifen, um ihn um das Tretlager zu drehen. Hilft dies auch nicht, so kann versucht werden, das Tretlagergehäuse mit einer Flamme zu erhitzen. Ein schnelles Erwärmen führt zur thermischen Ausdehnung des Gehäuses, während die Lagerschale noch relativ kühl bleibt, so dass sich die zwischen beiden bestehende Klemmung löst. Danach muss gewöhnlich der verbrannte Lack entfernt werden, um Rostschutzmittel und eine neue Beschichtung aufzubringen.
Lagertypen
Alle Innenlager beinhalten jeweils ein Wälzlager an der rechten und eines an der linken Seite der Tretlagerwelle. Die technische Entwicklung verlief vom Konuslager zum Rillenkugellager (Industrielager) und anschließend zum Patronenlager. Da die Lebensdauer von Industrie- und Patronenlager vielfach nicht zufriedenstellend war, werden die Lager an sportlichen Rädern vermehrt außerhalb des eigentlichen Tretlagergehäuses platziert. Durch die Vergrößerung des Abstands zwischen den Lagern verringern sich die auf die Kugeln wirkenden Kräfte. Auch sind die modernen Lager einfacher zu montieren.
Klassisches Konuslager
Beim Konuslager[12] handelt es sich um ein Schrägkugellager, das traditionell auch in Fahrradnaben und im Steuersatz eingesetzt wird. Die Laufflächen für die Kugeln werden in Form von ringförmigen Erhebungen beim Schmieden unmittelbar auf der Tretlagerwelle angeformt. Die Oberfläche wird anschließend gehärtet (so dass keine zusätzlichen gehärteten Konen wie beim Thompsonlager oder bei Laufradachsen notwendig sind). Tretlagerschalen dienen als äußere Lauffläche und werden in das Tretlagergehäuse eingeschraubt. Die Kugeln werden vielfach durch einen Blechkäfig (Lagerkäfig) zusammengehalten und laufen direkt zwischen Tretlagerachse und Lagerschale.
Konuslager sind häufig nicht so gut abgedichtet wie moderne Lagervarianten, erreichen aber in der Regel dennoch eine längere Lebensdauer als Industrie- oder Patronenlager, da sie nachstellbar sind, größere Kugeln enthalten und aufgrund eines meist etwas größeren Lagerabstands weniger stark belastet werden. Bei ausreichender Materialqualität und gelegentlichem Einstellung des Lagerspiels können Konuslager eine deutlich höhere Laufleistung als Patronenlager und Rillenkugellager erreichen. Aufgrund des zusätzlichen Arbeitsschritts zum Einstellen des Lagers werden Konuslager in der Großserienfertigung nicht mehr verwendet. Auch sind Konuslager zum Rahmeninneren hin nicht abgedichtet. Wasser, das etwa durch das Sattelrohr in den Rahmen läuft, kann sich mit dem Lagerfett vermischen und zu Korrosion führen, wenn das Tretlager keine Entwässerungsöffnung besitzt. Ein knackendes Tretlager weist auf eine nötige Wartung oder den Defekt des Lagers hin.
Das Lagerspiel wird beim Konuslager gewöhnlich an der linken Lagerschale eingestellt. Die Lagerschale wird soweit in das Tretlagergehäuse geschraubt, bis die Achse gerade kein Spiel mehr aufweist. Beim Drehen der Kurbeln darf noch kein erhöhter Widerstand spürbar sein.
Die rechte Lagerschale besitzt oft einen Bund, der beim Einschrauben ins Tretlagergehäuse als Anschlag dient.
In den meisten Fällen besitzt die rechte Lagerschale ein Linksgewinde. Wenn das Gewinde ein zu großes Spiel besitzt, könnte die rotierende Abrollbewegung (Walkbewegung) der Gewindegänge der Lagerschalen sonst dazu führen, dass sich der Konterring löst und die Gewindeschale allmählich herausschraubt (entgegen der Drehrichtung der Tretkurbeln). Aufgrund des großen Gewindedurchmessers und der feinen Gewindegänge der Tretlagerschalen ist die Gefahr des selbsttätigen Herausschraubens jedoch geringer als etwa bei den Pedalen, die auf der linken Seite unbedingt mit einem Linksgewinde versehen werden müssen. Wesentlich häufiger kommt es vor, dass sich eine beim Einschrauben unzureichend gefettete Lagerschale nach dem Entfernen der Kontermutter überhaupt nicht mehr lösen lässt.
Bei Anzeichen eines unsauberen Laufs muss das Lager gewartet werden, indem es demontiert und Konus und Kugeln vom Fett gesäubert werden. Bei sichtbaren Schäden an der Oberfläche der Laufflächen sollten Lagerschalen oder Tretlagerwelle ausgetauscht werden. Sollten die Kugeln eine ungleichmäßige Oberfläche aufweisen, so sollte ein kompletter neuer Satz Kugeln verwendet werden. Ansonsten wird lediglich das Lagerfett erneuert und das Lagerspiel eingestellt.[13]
Lagerschalen und deren Sicherungsringe haben oft nur schmale, abgeflachte oder genutete Seitenflächen, um das Montagewerkzeug anzusetzen. Wurden die Gewinde bei der Montage nicht ausreichend gefettet, dann sitzen Schalen und Ringe nach einigen Jahren oft so fest, dass sie nur noch mit Spezialwerkzeugen oder besonderen Hilfsmitteln gelöst werden können.[14][15] Lagerschalen aus Stahl mit abgeflachten Seitenflächen können in einen hochwertigen Schraubstock mit scharfkantigen, parallelen Backen eingespannt werden, um die Lagerschalen durch Drehen des gesamten Rahmens lösen zu können.
Traditionelle Konuslager lassen sich durch Patronenlager oder Lager-Sets mit Industrielagern ersetzen. Abzugleichen sind dabei: die Gehäusebreite (68 mm oder mehr), Rechts- oder Linksgewinde auf der rechten Seite des Rahmens, die Länge der Welle, die Art der Kurbelbefestigung (Keil, Vierkant, Vielzahn) und der Außendurchmesser der Lagerschalen (BSA und FRA-Lager mit Linksgewinde auf der rechten Seite lassen sich nur mit Gewindelehre oder durch versuchsweises Einschrauben der Lagerschale unterscheiden).
Konuslager mit eingeschlagener Lagerschale und geschraubtem Konus (Glocken- bzw. Thompsonlager)
Die früher verwendeten Glockenlager und deren Nachfolger, die Thompson-Tretlager,[16] sind an einem Gewinde auf der Tretlagerwelle sowie einer mitdrehenden Haube bzw. Glocke erkennbar, welche das Lager abdeckt. Bei der Montage werden zunächst die Lagerschalen in das Tretlagergehäuse eingeschlagen, bevor man Welle und Kugellager einsetzt. Der rechte Konus wird dann entweder per Rechtsgewinde auf die Tretlagerwelle geschraubt oder er ist fest mit der Welle verbunden. Der linke Konus wird auf die Welle geschraubt, auf der sich ein Linksgewinde befindet. Dann folgen die mitdrehende Staubkappe, ein Zwischenring, der gewöhnlich durch einen innenliegenden Zahn gegen Verdrehen gesichert ist, und eine Kontermutter.[17]
Die Staubkappen der älteren Lager dieser Art sind abgerundet, verchromt und haben die Form der namensgebenden „Glocke“, die von außen über das Tretlagergehäuse greift und sich mit der Tretlagerwelle dreht. Bei den neueren Thompsonlagern ist die Staubkappe flach, deutlich unauffälliger und auf der rechten Seite teilweise gar nicht sichtbar. Die Kontermutter ist deutlich kleiner als bei Konuslagern mit geschraubter Lagerschale, da sie auf der Welle und nicht außen auf der Lagerschale sitzt. Glockenlager waren bereits über einen Vierkant auf der Welle mit der Kurbel verbunden. Da es noch kein innenliegendes Gewinde in der Kurbel zum Ansetzen eines Kurbelabziehers gab, mussten spezielle Abzieher zwischen Konus und Kurbel gesetzt werden, um die Kurbel von der Welle zu drücken.[18] Glocken- und Thompsonlager lassen sich durch Patronenlager ersetzen, die kein Gewinde auf der Außenseite besitzen und in das Tretlagergehäuse eingeschlagen oder gepresst werden. Der Ausbau geschieht durch Schlagen auf die Tretlagerwelle.[19]
Historisches Glockenlager am Tourenrad
Thompson-Keillager, Tourenversion der DDR
Typische Verformung der linken Seite bei falsch herum eingeschlagenem Kurbelkeil
Verformung der rechten Tretlagerseite eines Thompson-Lagers
Thompson-Lager mit Keilachse und Schlagschalen
Industriekugellager
– Das Tretlagergehäuse des Rahmens,
– die eingeschraubte untere Gewindeschale (die obere fehlt) zur Fixierung der Lagerpatrone (der zum Ansetzen des Montagewerkzeugs notwendige, vorstehende Rand ist nicht erkennbar),
– das Gehäuse des vorgefertigten Kompaktlagers, die sogenannte Patrone,
– die in die Lagerpatrone eingelegte, gehärtete innere Lagerschale,
– das eigentliche Kugellager, das auf einem Konus läuft, der auf
– der geschmiedeten und gehärteten Tretlagerwelle angeformt ist.
Auf der Welle befinden sich statt der konischen Laufflächen für die Kugeln zwei Passungen, auf welche die Rillenkugellager geschoben werden. Die äußeren Laufringe der beiden Kugellager werden durch die eingeschraubten Lagerschalen im Tretlagergehäuse fixiert.
Durch die präzise Fertigung der Industriekugellager ist ein verringerter Drehwiderstand zu erwarten. Durch den deutlich geringeren Kugeldurchmesser ergibt sich im Allgemeinen jedoch eine geringere Lebensdauer, zumal die Kugellager im Gegensatz zu Konuslagern nicht nachgestellt werden können.
Es können beidseitig abgedichtete Industriekugellager (Wälzlager) verwendet werden, die im Gegensatz zum klassischen Konuslager auch zum Inneren des Tretlagers hin wasserdicht sind. Die gleitenden Lippendichtringe führen allerdings wiederum zu einem leicht erhöhten Drehwiderstand.
Die Innengewinde des Tretlagergehäuses sollten zueinander fluchten, um die Rillenkugellager beim Einschrauben der Lagerschalen nicht zu verspannen. Falls zwischen den Außenringen der beiden Industriekugellager keine starre Abstandshülse montiert wird, dürfen die Lagerschalen nur vorsichtig und gerade so weit eingeschraubt werden, dass der leichte Lauf der Lager nicht beeinträchtigt wird.[15] Wie beim Konuslager werden die Gewindeschalen mit Konterringen gesichert.
Patronenlager
Patronenlager sind der heute am meisten verwendete Lagertyp bei Fahrrädern. Die beiden Wälzlager werden vom Hersteller zusammen mit der Tretlagerwelle in einen Zylinder (die Patrone) eingesetzt, justiert und verpresst. Dadurch sind die Lager nach innen hin dicht. Bei der Montage muss das Lager nicht justiert werden. Konterringe wie bei Konus- und Industrielager sind nicht mehr nötig, da die beiden Halteschalen fest gegeneinander verspannt oder verpresst werden können. Patronenlager können nicht gewartet werden. Die Größe der Kugeln liegt zwischen denen des Konuslagers und denen der Industriekugellager. Der Drehwiderstand ist aufgrund der weniger präzisen Fertigung und der mangelnden Einstellmöglichkeit in der Regel höher als bei den anderen Lagern. Die Lebensdauer hängt von der Fertigungs- und Materialqualität ab, ist aber immer geringer als die eines Konuslagers, das gereinigt, nachgespannt und neu gefettet werden kann.
Wenn sich ein größeres Lagerspiel einstellt, muss im Gegensatz zu den anderen Bauformen das komplette Patronenlager samt Achse ausgetauscht werden.[20]
Die Patrone wird meist mit zwei Gewindeschalen und einem Anzugsdrehmoment von 35 bis 45 Nm in das Tretlagergehäuse eingeschraubt. An der rechten Seite der Patrone ist oft ein Gewinde integriert, so dass die rechte Gewindeschale entfällt. Häufig bestehen die Gewindeschalen aus Kunststoff und werden mit speziellen Schlüsseln montiert.[15] Um bei einer festsitzenden Schale das Abrutschen des Schlüssels zu verhindern, sollte das Werkzeug fest an Ort und Stelle gehalten werden, indem beispielsweise die Kurbel wieder aufgesetzt und leicht angeschraubt wird. Ist die Welle durchgehend hohl, kann statt Schraube auch ein Schnellspanner verwendet werden.
Auch Patronenlager sind mit unterschiedlich langer Welle erhältlich, um die Kettenlinie − den Abstand der Kette zur Mitte des Fahrradrahmens − je nach Wunsch des Fahrers variieren zu können.
Eine Variante, deren äußere Halteschalen statt eines Außengewindes ein Innengewinde besitzen oder lediglich eingeschlagen bzw. -gepresst werden, dient zum Austausch von Glocken- oder Thompson-Tretlagern.
Im Patronenlager befinden sich entweder klassische Konuslager (siehe Bild) oder beiderseits je ein verpresstes Industriekugellager (Rillenkugellager), meist mit Schutzring abgedichtet. Die Achse hat üblicherweise einen Durchmesser von 16 mm. Folglich sind folgende Kugellager verbaut: BB 163110 – 2RS mit einem Außendurchmesser von 31 mm, Innendurchmesser von 16 mm und 10 mm Breite.
Da beim Patronenlager die Patrone das Lager vollständig umschließt, ist die Genauigkeit des Sitzes im Tretlagergehäuse nicht erheblich. Die korrekte Ausrichtung der Kugellager und der Welle zueinander wird durch die Patrone garantiert. Daher ist diese Lagerart die in der Massenfertigung am meisten verwendete, wenn auch die Lebensdauer eines klassischen Konuslagers aufgrund der mangelnden Nachstellmöglichkeit nicht erreicht wird.
Außenliegende Lager, geschraubt
Bei diesem 2004 von Shimano eingeführten Typ liegen die Lager außerhalb des Tretlagergehäuses – die Bezeichnung „Innenlager“ ist hierfür also unangebracht. Der große Abstand der beiden Lager voneinander soll das Verhältnis der Stabilität zum Gewicht der Konstruktion verbessern. Solche Lager gibt es für unterschiedliche Gehäusegewinde, also auch BSA und ITA.
Im Gegensatz zu anderen Systemen bildet die Tretlagerwelle keine Einheit mit dem Innenlager; vielmehr wird die Tretlagerwelle durch die beiden Lager gesteckt. Deswegen muss man beim Einbauen selbst darauf achten, dass die beiden Lager exakt parallel stehen. Ansonsten reduziert sich die Lebensdauer der Lager erheblich. Es ist daher unerlässlich, das Tretlagergehäuse an beiden Enden plan zu fräsen.[15]
Shimano hat diesen Lagertyp unter dem Begriff Hollowtech II oder HT II eingeführt, um zu verdeutlichen, dass sowohl die Kurbeln als auch die Tretlagerwelle hohl sind (engl. hollow). Bei den preisgünstigeren Gruppen sind die Kurbeln jedoch nicht hohl, sodass diese Garnituren nicht mit Hollowtech II bezeichnet werden, obwohl dieselbe Lagertechnik zum Einsatz kommt. Umgangssprachlich wird der Lagertyp dennoch als Hollowtech II bezeichnet. Truvativ nennt diesen Lagertyp GXP, als Abkürzung für Giga X-Pipe. Bei FSA heißt dieses System Mega Exo.
Bei außenliegenden Lagern ist der rechte Kurbelarm meist fest mit der Achse verbunden, während die linke Kurbel aufgesteckt und anschließend durch das Anziehen zweier Schrauben verklemmt wird (siehe Abschnitt Feste Verbindung zu einem Kurbelarm).
Durchmesser moderner Tretlagerwellen von 22, 24 oder 24,07 mm
Obwohl die Varianten Hollowtech II, GXP und Mega Exo Tretlagerwellen mit einem Durchmesser von 24 mm erfordern, sind die Standards untereinander nicht kompatibel. So beläuft sich der Durchmesser der Mega-Exo-Tretlagerwellen auf 24,07 mm und passt daher nicht in GXP- und Hollowtech-II-Lager.
GXP-Lager besitzen auf der Antriebsseite eine Öffnung mit 24 mm Durchmesser und auf der Nicht-Antriebsseite 22 mm. Aus diesem Grund sind Hollowtech-II- und Mega-Exo-Kurbelgarnituren auch hier nicht kompatibel. Beim Hollowtech-II-Format aus dem Hause Shimano haben beide Lager eine Öffnung von 24 mm, jedoch bildet dies auf der Nicht-Antriebsseite ein Spiel von 2 mm unter Einsatz einer GXP-Kurbelgarnitur, während Mega-Exo-Kurbelgarnituren wegen des höheren Durchmessers der Welle generell nicht passen.
Die Hersteller der unterschiedlichen Kurbelgarnituren Shimano, FSA und Truvativ (SRAM) verweisen stets auf die Nutzung der jeweils passenden Lager der eigenen Marken, um eine vollständige Kompatibilität zu garantieren. Aufgrund der Abweichungen und Inkompatibilitäten kann der 24×37-Standard für BSA-Kurbelgehäuse in der Praxis nicht als Standard bezeichnet werden.
Außenliegende Lager, eingepresst
In diesem Fall hat das Tretlagergehäuse keine Gewinde, ebenso wenig die Lager. Diese werden in das Tretlagergehäuse gepresst. Bei den Pressfit-Ausführungen befindet sich das Lager in einer Schale, die eingepresst wird. Statt einer Achse mit einem Außendurchmesser von 30 mm lässt sich mithilfe von Adapterringen[21] in der Regel auch eine Achse mit 24 mm Durchmesser einsetzen.
Lager BB30
Gehäusedurchmesser 42 mm, Gehäusebreite 85/83/73/68 mm. Ursprünglich für Innenlager-Wellen mit einem Durchmesser von 30 mm.
Pressfit30 (PF30)
Gehäusedurchmesser 46 mm, Gehäusebreite 83/73/68 mm. Die Lagerschale (mit darin liegendem Lager) wird eingepresst. Innenlager-Wellendurchmesser 30 mm.
Pressfit BB86
Für Rennräder. Gehäusedurchmesser 41 mm, Gehäusebreite 86,5 mm. Die Lagerschale mit Lager wird eingepresst.
Lager BB90
Gehäusedurchmesser 37 mm, Gehäusebreite 90,0 mm. Innenlager-Wellendurchmesser 24 mm.
Pressfit BB92
Gehäusedurchmesser 41 mm, Gehäusebreite 92 oder 89,5 mm. Die Lagerschale mit Lager wird eingepresst. Innenlager-Wellendurchmesser ursprünglich 24 mm.
Verbindung von Tretlagerwelle und Kurbeln
Die Verbindung der Innenlagerwelle mit den Tretkurbeln muss hohe Drehmomente in Drehrichtung der Welle übertragen können, aber auch Kräfte seitlich zur Tretlagerwelle. Es gibt zahlreiche Systeme, Welle und Tretkurbeln zu verbinden. Alle Systeme haben gemeinsam, dass die Kurbeln auf die Welle des Innenlagers gesteckt werden, wodurch die seitlichen Kräfte am besten übertragen werden können.
Zum Lösen der Verbindung ist bei den meisten Systemen ein Abzieher erforderlich, der – nach dem Lösen der Schraube – die Kurbel von der Welle zieht. Manche Kurbeln verfügen über einen integrierten Abzieher; in diesem Fall zieht die zentrale Befestigungsschraube der Kurbel beim Lösen die Kurbel von der Welle.
Keilbefestigung
Der Keil oder Kurbelkeil ist ein zylindrischer Bolzen mit einer seitlichen schrägen Fläche, der in eine quer zur Tretlagerwelle angebrachten Bohrung der Tretkurbel geschlagen wird und gegen eine Abflachung an der Innenlagerwelle presst. Eine Mutter sichert den Keil. Insbesondere bei mangelnder Fertigungs- und Materialqualität können sich Keilbefestigungen lockern. Seit etwa 1990 werden sie kaum noch verwendet. Weite Hosenbeine können sich unter Umständen an der Mutter des Keils verfangen.
Keiltretlager sind vergleichsweise einfach zu demontieren. Die Mutter wird hierzu soweit gelöst, dass ihre Außenfläche mit dem Gewinde des Keils abschließt. Dadurch verformt sich das Gewinde beim Herausschlagen mit dem Hammer weniger stark. Bei fest sitzenden Keilen sollte die Tretlagerwelle von unten unterstützt werden. Sollte sich der Keil mit einigen kontrollierten, harten Schlägen nicht heraustreiben lassen, so muss oft das Gewinde abgesägt werden, um einen Durchtreiber ansetzen zu können.
Es ist unerheblich, wie herum die Keile eingesetzt werden; es sollten nur die Muttern nicht nach einer Seite zeigen, da dann die Kurbeln nicht parallel stehen. Für geringste Flächenpressung am Keil beim Treten müssten beide Muttern unten liegen, wenn die linke (kettenabgewandte) Pedalkurbel in Richtung Vorderrad zeigt, dann liegt die größere Fläche des Keils unten, hat also dort, wo die meiste Kraft wirkt, die größte Fläche. Die rechte Kurbel überträgt nur ein geringes Moment zum Anheben des linken Beines auf die linke Kurbel.
Die Keile werden soweit eingetrieben, wie mit mäßigen Hammerschlägen möglich ist. Die Mutter dient lediglich der zusätzlichen Sicherung und keinesfalls zum Einziehen des Keils. Sie sollte sehr vorsichtig angezogen werden. Da die Keile meist aus recht weichem Stahl bestehen, kann das Gewinde leicht überdreht werden.[18] Nach 50 km Fahrtstrecke die Keile nochmals mit dem Hammer eintreiben und die Mutter nachspannen.
Konischer Vierkant
Die Enden der Welle sind Vierkante, die sich zum Ende hin verjüngen. Die Tretkurbel hat ein passend angeschrägtes Vierkant-Loch. Durch das Anziehen einer axialen Schraube oder Mutter wird die Kurbel auf die Welle gezogen und dort fixiert. Dadurch ergibt sich zugleich eine formschlüssige und eine kraftschlüssige Verbindung mit Reibschluss.
Es gibt zwei Arten, die sich sowohl in der Steigung des Keils als auch in der Form der Kanten und Abschrägungen unterscheiden, nämlich den ISO- und den JIS-Vierkant.[22] Den ISO-Vierkant findet man vornehmlich bei europäischen Herstellern wie Campagnolo, Miche, Mavic und zum Teil auch Stronglight. Nach dem JIS-Standard hingegen fertigen insbesondere japanische Hersteller wie Shimano. Andere Hersteller, wie Sugino, FSA und Phil Wood, bauen Innenlager und Kurbeln sowohl nach JIS- als auch nach ISO-Standard.
ISO-Kurbeln rutschen nicht weit genug auf JIS-Innenlager, sodass die Bruchgefahr der Kurbel steigt (für mäßige Belastungen kann eine solche Lösung aber ausreichend sein). Umgekehrt lassen sich JIS-Kurbeln etwa 2,2 mm weiter auf Innenlager mit ISO-Vierkant stecken, sodass es unter Umständen nicht mehr möglich ist, die Kurbeln zu fixieren. Die Kettenlinie ändert sich in beiden Fällen.
Die Fläche zwischen Kurbeln und Vierkant darf bei Shimano und vielen anderen Herstellern nicht gefettet werden. Dies soll vermeiden, dass die Kurbel beim Anschrauben zu weit auf den Vierkant gezogen wird. Die resultierenden hohen Spannungen könnten andernfalls zum Bruch der Kurbel führen. Die hochfesten Schrauben oder Muttern, mit denen die Kurbeln auf der Welle befestigt werden, sollen hingegen am Gewinde und an der Reibfläche gefettet und anschließend kräftig angezogen werden (so kräftig, wie es beispielsweise mit einem 200 mm langen Inbusschlüssel möglich ist).
Der Vierkantkonus wurde ursprünglich bereits mit den Glockentretlagern verwendet. In den 1950ern setzten sich die einfacher zu demontierenden Keiltretlager durch. In den 1980ern wurde dann wieder eine leicht variierte Form der Vierkantbefestigung eingeführt. In die nun im Kurbelkopf vorgesehenen Gewindegänge lässt sich ein spezielles Werkzeug einsetzen, das die Demontage wesentlich vereinfacht.
Gegenwärtig wird der Vierkant von den Vielzahn-Verbindungen abgelöst, die in Zusammenhang mit den außenliegenden Lagern aufkamen. Besonders bei sehr hochwertigen und bei sportlichen Rädern kommt der Vierkantkonus heute kaum noch zum Einsatz.
Sechskantkonus
Bei Fahrrädern aus den 1950er Jahren wurde zusammen mit einem Glockenlager auch ein Sechskantkonus genutzt.
Vielzahn
Das Wellenende ist vielzahnig ausgeführt, manchmal zusätzlich konisch. Verbreitet sind insbesondere acht (Octalink, ursprünglich von Shimano) und zehn Zähne (International Spline Interface Standard, kurz ISIS). Deutlich weniger verbreitet sind Power Spline mit zwölf und Howitzer mit zehn Zähnen und außenliegenden Lagern (beide von Truvativ). Diese Verbindungsart ist keineswegs neu, wurde aber erst seit 2003 im Massenmarkt eingeführt. Bei Octalink gibt es zwei unterschiedliche Ausführungen, die zueinander inkompatibel sind.[23][24] Zueinander kompatibel sind, was die Verbindung von Kurbel und Innenlagerwelle angeht, untereinander Octalink-Kurbeln und Octalink-Innenlager der Gruppen Dura Ace, Ultegra, 105SC und XTR (alle Shimano) sowie Kurbeln von Ritchey und Alpina von Sugino einerseits (Octalink V.1)[10][25] und Deore XT, Deore LX, Deore, Tiagra und Sora andererseits (Octalink V.2).[25] Die Wellenlängen unterscheiden sich jedoch; so gibt es Innenlager für Dura Ace, Ultegra und 105 mit 109,5 mm und mit 118,5 mm Wellenlänge; XTR gibt es in den Längen 112,5 und 116 mm.
Feste Verbindung zu einem Kurbelarm
Ein Kurbelarm und die Tretlagerwelle werden herstellerseitig fest verbunden. Die Tretlagerwelle wird durch die beiden Lagerschalen gesteckt. Auf der anderen Seite wird der zweite Kurbelarm auf das vielzahnige Ende der Welle geschraubt.
Diese Technik gibt es schon seit den 1980er Jahren von amerikanischen Kleinstherstellern, allen voran Bullseye. Sie wurden ursprünglich für den Einsatz an BMX-Rädern entwickelt. Shimano führte diese Technik 2004 zusammen mit außenliegenden Lagern ein.
FSA, Race Face und im Jahr 2007 auch Campagnolo folgten diesem Trend; die Technik setzte sich auch in den preisgünstigeren Gruppen durch. Während bei Shimano, FSA und SRAM/Truvativ der antriebsseitige Kurbelarm mit der Welle verbunden ist, bildet bei Race Face der linke Kurbelarm eine Einheit mit der Welle. Campagnolo teilt die Welle mittig, so dass beide Kurbelarme einen festen Wellenstummel besitzen. Bei BB30-Kurbeln mit einseitig fester Verbindung zwischen Welle und Kurbelarm befindet sich diese auf der linken Seite.
Fauberlager
Für BMX-Räder gibt es Tretkurbeln mit Fauberlager. Dabei werden beide Tretkurbeln und die Innenlagerwelle durch ein einziges gebogenes Stück gebildet. Für solche Lagereinheiten benötigt man spezielle Fahrradrahmen mit sehr großen Tretlagergehäusen, weil die Einheit zur Montage durch das Tretlagergehäuse „gefädelt“ werden muss. Anschließend werden die Lagerkonen von außen über die Kurbeln geschoben und auf einem auf der Welle befindlichen Gewinde verschraubt. Der Vorteil solcher Lager ist die extreme Stabilität, weil Welle und Kurbeln aus einem Stück bestehen.
Sonstige
Einige Hersteller fertigen eigene Systeme. So baut beispielsweise SRAM unter dem Markennamen Truvativ Innenlager – und passende Kurbeln – mit der Bezeichnung Howitzer. Der Hersteller e*thirteen fertigt Kurbeln und Innenlager mit einer abgerundeten Dreiecksform (Polygon nach DIN 32711-P3).
Exzenter-Tretlager
Die vorderen Tretlagergehäuse von Tandems sowie die Tretlagergehäuse einiger weniger Hersteller von langlebigen Fahrrädern werden so groß ausgeführt, dass die Innenlager exzentrisch in eine zylindrische Aufnahme montiert werden können.
Diese zylindrische Aufnahme kann nach dem Lösen der Klemmschraube(n) verdreht werden, um bei Fahrrädern ohne Kettenschaltung die Kettenspannung einzustellen.
In einer besonderen Ausführung werden Lager und Welle direkt im Exzenter-Einsatz montiert (Idworx).
Das Verdrehen des Exzenters ist weniger aufwendig, als zur Einstellung der Kettenspannung das Hinterrad zu verschieben. Dies gilt besonders bei Fahrrädern mit Felgenbremsen, da diese anschließend neu eingestellt werden müssen.
Bei einem Tandem kann der Abstand des vorderen zum hinteren Tretlager normalerweise nur über einen Exzenter verändert werden. Als Alternative käme daher nur ein mitlaufendes Spannrädchen infrage.
Exzenter-Tretlager werden gelegentlich als EBB (eccentric bottom bracket) abgekürzt.
Tretlagerschaltung
Einige Hersteller bringen im (teilweise vergrößerten) Tretlagergehäuse ein Getriebe für die Gangschaltung unter. Es wird von der Tretkurbelachse angetrieben. Der Abtrieb erfolgt koaxial oder achsparallel auf das Kettenrad. Es gibt sowohl Systeme, die ein besonders geformtes Tretlagergehäuse benötigen, als auch Systeme, die sich an Standard-Tretlagergehäusen nachrüsten lassen.
Bildergalerie
Lager des Herstellers FAG mit BSA-Gewinde und Vierkant für die Kurbelbefestigung, bei einfachen Rädern heute verbreitet
Lager von Shimano mit BSA-Gewinde und Vierkant für die Kurbelbefestigung
Lager von Shimano mit BSA-Gewinde und Octalink V.1 für die Kurbelbefestigung
Reparaturlager von Point; deutlich preiswerter als Mavic, gleiche Funktionsweise[26]
FAG-Einschlaglager, zum Ersatz von Thompson-Lagern mit Vierkant für die Kurbelbefestigung
Literatur
- Michael Gressmann, Franz Beck, Rüdiger Bellersheim: Fachkunde Fahrradtechnik. 1. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2006, ISBN 3-8085-2291-7
- Richard Hallet: Fahrrad-Wartung-Pflege-Reparatur. 1. Auflage, BVA Bielefelder Verlag GmbH & Co. KG, Bielefeld, 2003, ISBN 3-87073-308-X
- Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage, BVA Bielefelder Verlagsanstalt GmbH & Co. KG, Bielefeld, 1999, ISBN 3-87073-131-1
Weblinks
- Grundlagen der Innenlagertechnik. In: Wikipedalia.com
- Workshop Innenlager – MountainBIKE. In: jochen-schweiger.de (PDF-Datei; 291 kB)
- Spezifikationen für ISIS Interface
Einzelnachweise
- Etablierung des Begriffs Innenlager durch Brügelmann
- Siehe auch die sehr detaillierten Maßangaben von Sheldon Brown für Innenlager verschiedener Hersteller (englisch)
- Siehe auch Sheldon Browns tabellarische Übersicht der verschiedenen Tretlagertypen (englisch)
- Siehe Anleitung zum Innenlagertausch. (Memento vom 21. Oktober 2012 im Internet Archive) In: Jochen-Schweiger.de, abgerufen am 30. November 2012 (PDF; 362 kB)
- Tour-Sonderheft „Velowerkstatt“ I, Seite 127 oder II, Smolik
- Beschreibung Thompson-Lager. In: Scheunenfun.de
- Siehe Sheldon Browns Lexikon (Englisch)
- andere Reparaturlager auch von Stronglight (JP 1000), Point oder YST
- Skizzen der neuen, gewindelosen Tretlagergehäuse (PDF; 142 kB)
- Eine Beschreibung der modernen Lagersysteme findet sich auf der Seite Radtechnik für Profis (Memento vom 21. Februar 2014 im Internet Archive), abgerufen am 4. Dezember 2016.
- Übersicht mit den Maßen moderner Innenlager, ProblemSolversBike.com, USA, abgerufen im Juli 2016
- Abbildung eines klassischen Konuslagers, hier mit BSA-Lager bezeichnet.
- Siehe auch die Artikel von Sheldon Brown zur Wartung von Tretlagern: Übersetzungen auf wikipedalia.com (es wurden nicht alle Artikel übersetzt). Abgerufen am 4. Dezember 2016.
- Siehe den Artikel von Sheldon Brown über die Demontage von Lagerschalen und Sicherungsringen (Englisch)
- Anleitung (englisch) zum Ein- und Ausbau von Kurbeln und geschraubten Innenlagern (BSA und Hollowtech II) bei Bikeradar.com, abgerufen im Juli 2016
- Abbildung eines Thompsonlagers.
- Weitere Informationen zu Tretlagern bei Christian Smolik
- Tipps zu Tretlagern / Getrieben, In: DDR-Fahrradwiki.de. Abgerufen im Mai 2020
- Oft ist am Gehäuse eine Anschlagkante angeformt. Dann muss die Welle von der anderen Seite aus herausgeschlagen werden, die eine lose Lagerschale besitzt.
- Sheldon Browns Übersicht über einige gängige Patronenlager (englisch)
- Tabellarische Übersicht (in englischer Sprache): Adapter zur Verwendung von diversen Kettenblattgarnituren (engl. Crankset) mit abweichenden Innenlagern, Wheels Mfg, abgerufen im Juli 2016
- Siehe den Artikel von Sheldon Brown über die zwei Varianten der Vierkant-Verbindung zur Kurbel (englisch)
- Unterschied zw. Octalink-Version 1 u. 2
- http://www.sheldonbrown.com/gloss_n-o.html#octalink
- Todd Downs: Bicycling Magazine's Complete Guide to Bicycle Maintenance and Repair: For Road and Mountain Bikes. Rodale Inc., 2005, ISBN 978-1-57954-883-4, S. 138.
- wohl auch für gewindelose Gehäuse von Thompsonlagern verwendbar