LAGERUNG

Verfahren, nach denen die einzelnen > Lager in Bauteilen angeordnet sind.

Hierbei unterscheidet sich die Bauart, je nachdem die Lagerung zur Fixierung,
Führung oder Lastaufnahme von sich drehenden Teilen dient.

Wichtig ist die reibungsarme Lagerung, was im Fahrradbereich i.d.R. durch Kugeln
(vereinzelt auch Nadeln) zwischen den Drehteilen erreicht wird, die durch >
Lagerfett geschmiert werden.

Im Folgenden werden die im Fahrradbereich verwendeten Lagerungstypen unter dem
Gesichtspunkt ihrer grundsätzlichen technischen Konstruktionsweise betrachtet.

Einzelheiten zu ihrer speziellen Ausführung finden Sie unter den Stichwörtern:

> Nabenlagerung,
> Tretlagerung,
> Pedallagerung,
> Steuersatz.

Da am Fahrrad bei drehenden Teilen > Kräfte überwiegend senkrecht zur
Drehrichtung (radial) auftreten - z.B. Achsenden - sind fast alle
Fahrradlagerungen als > Radiallager (Querlager) ausgelegt. Ausnahme: Das >
Axiallager bei hochwertigen Seitenzugbremsen zwecks Reibungsminderung zwischen
den Bremsarmen.

        Kugellagerung
Bei diesem klassischen und am Fahrrad immer noch meistverwandten Lagertyp rollen
Stahlkugeln zwischen beiden Drehteilen, was die Reibung minimiert.

Kugellager wurden bereits bei den ersten serienmäßig fabrizierten Kurbelrädern
eingesetzt (> Michauline, bis dahin > Gleitlager. Sie trugen durch die
minimierte Reibung zusammen mit der 20 Jahre später aufkommenden Luftbereifung
entscheidend zum Leichtlauf des Fahrrades und damit seinem Erfolg bei.

Heute werden drei in Konstruktion und Bauweise verschiedene Kugellagertypen am
Fahrrad eingesetzt:

                Konuskugellager
Urform des Kugellagers, welches i.G.z. Industriekugellager (s.u.) in Einzelteile
zerlegbar ist. Diese sind:

> Lagerschale,
> Lagerkugeln,
> Konus.

Der Konus zwingt die in der Lagerschale liegenden Kugeln auf eine Kreisbahn, so
daß sie zwischen ihm und der Schalenwand eingegrenzt rollen (z.T. von >
Kugelkäfigen auf Abstand gehalten).

Für möglichst reibungsarmen Lauf entscheidend ist das optimal eingestellte >
Lagerspiel. Vorzug des simplen Konuskugellagers: Es kann von Hand eingestellt
werden (s. > Lagereinstellung), leichter Verschleiß mit dem daraus
resultierenden axialen Spiel kann durch entsprechende Nachkonterung ausgeglichen
werden.

Das Konuskugellager hat sich als meistverwendeter Lagertyp am Fahrrad bis heute
gehalten, weil es einfach, wirkungsvoll, leicht und dabei preiswert ist. Es wird
neuerdings allerdings zunehmend durch > Industrielager ersetzt, v.a. in Form von
> Patronenlagerungen, s.u.

Konuskugellager besitzen eine sehr kleine Bauhöhe und können trotz der Aufnahme
starker Kräfte gewichtsgünstig ausgelegt werden (v.a. bei Verwendung von >
Leichtmetallen für die Lagerschalen in Verbindung mit Konus und
Lagerschalenringen aus Stahl).

Konuskugellager haben darüberhinaus die angenehme Fähigkeit, bei nicht zentrisch
oder leicht "taumelnd" zueinander stehenden Konen und Lagerschalen -
Fertigungsmängel oder leichte > elastische Verformungen von Achsen/Wellen bei
hohen Belastungen im Fahrbetrieb - mittels geringfügiger Diagonallaufbahnen
diese kleine Ungenauigkeiten auszugleichen.

                Probleme
Von technisch wenig versierten Radlern wird oft die > Lagerwartung als Nachteil
dieses Lagertyps empfunden (i.G.z. wartungsfreien Industrielager, s.u.), die
einmal pro Jahr fällig wird. Wie beim Auto kann man sich diese Arbeit freilich
auch von der Werkstatt abnehmen lassen.

Probleme können beim Konuskugellager ferner auftreten, wenn Konus oder
Lagerschalen aufgrund ungenau gefertigter Gewinde (kann selbst bei hochwertigen
Lagern vorkommen) größere zentrische oder taumelnde Abweichungen voneinander
besitzen, die nicht mehr durch o.g. Anpassungfähigkeit ausgeglichen werden
können. Bei jedem Lagerumlauf müssen sich dann die Kugeln durch eine Engstelle
quetschen, was mit raschem Lagerverschleiß einhergeht.

                Wälzlager
Lagereinheit aus > Innen- und > Außenring sowie zwischen beiden die Reibung
mindernden Kugeln, Rollen oder Nadeln. Dies Rollkörper werden i.d.R. von
"Käfigen" gefaßt auf gegenseitigen Abstand gehalten.

Diese Einheit wird im allgem. Sprachgebrauch schlicht "Kugellager" genannt, von
Radfahrern aber, da sie üblicherweise > Konuskugellager verwenden,
"Industriekugellager" genannt. Dieser Name rührt aus der nahezu ausschließlichen
Verwendung dieser Lager im Maschinenbau, also in der Industrie.

Da die Werkstoffe von Wälzlagern hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit
(Laufbahnhärte und -glätte, vgl. > Honen) sowie > Lagerluft (> Lagerspiel von
wenigen tausendstel Millimetern)  optimiert sind, besitzen sie eine höhere
Lebenserwartung als Konuskugellager. Durch Staubkappen oder Gummiabdichtungen
sowie eine fabrikseitige Füllung mit hochwertigem > Lagerfett wird die
Lebensdauer noch weiter gesteigert, so daß sie weitestgehend wartungsfrei sind.

Im Vergleich zu üblichen Konuskugellagern sind die Baugrößen etwas größer,
außerdem können Wälzlager nur geringe axiale Kräfte aufnehmen (max 25% der
Radiallast). Ausnahme: spezielle > Axialkugellager. Aus den heute gängigen
Wälzlagertypen finden die folgenden im Fahrradbereich Anwendung:

                Rillenkugellager
Meistverwendeter Wälzlagertyp, bei dem Innen- und Außenring eine Rille als >
Kugellaufbahn aufweisen. Einsatz als Naben-, Pedal- und Tretlagerungselement,
gelegentlich bei > Schaltungsrädchen eingesetzt. Sonderbauform: Das zweireihige
Rillenkugellager, das z.T. Anwendung bei der Tretlagerung findet, da es
resistenter gegen > Scherkräfte infolge von > Achsbiegungen ist.

                Nadel- & Rollenlager
Statt Kugeln als Rollkörper besitzen diese Lager schlanke oder gedrungene
Rollen, die entweder gleich auf der Welle bzw. Achse laufen oder auf separaten
Innenringen. Die beim Rillenkugellager vorhandene Rollbahnrille entfällt, die
Rollbahn ist plan.

Verglichen mit einem Kugellager hat man größere Reibungsverluste, aber einen
weitaus geringeren Verschleiß. Bei kleiner Bauhöhe können bes. Nadellager sehr
hohe > Radialkräfte aufnehmen, aber keine > Axialkräfte. In Sonderbauweise, bei
der Innen- und Außenring nicht plan, sondern kegelig aufgeführt sind, sind auch
Axialkräfte übertragbar, die Lager müssen dann spielfrei eingestellt werden, s.

> Lagereinstellung. Anwendung am Fahrrad: Pedal- und Tretlagerung, kegelig beim
> Steuersatz.

Keine Anwendung im Fahrradbau finden > Schulterkugellager (auch
"Schrägkugellager" genannt): Ähnlich gebaut wie ein Konuskugellager, ist der
Auslauf der Kugellaufbahn höher gezogen, wodurch neben Radialkräften auch sehr
hohe Axialkräfte (in eine Richtung) aufgenommen werden können.

                Patronenlager
Hier wird die komplette Lagerung als Patrone in dem jeweiligen Bauteil fixiert.

Die Lagereinstellung erfolgt beim Hersteller, die Patrone muß nur noch
eingeschraubt oder -gesteckt werden. Anwendung am Fahrrad: Pedal- und Tret-,
z.T. (> Mavic) auch Nabenlagerung.

Für die > Tretlagerung haben sich zwei Typen des Patronenlagers etabliert:

* Patrone aus Achse, Industriekugellager und Patronenhülse,
* Patrone aus Achse mit eingeschliffenen Kugellaufbahnen, Außenschalen und
Patronenhülse.

Ansätze zur Patronenlagerung bestehen auch bei der Schaltung (Lagerung der >
Schaltschwinge mancher Hersteller), wobei allerdings noch auf Gleitlager
zurückgegriffen wird, Sachs bei der "New Success" jedoch schon ein
Rillenkugellager einsetzt.

        Gleitlager
älteste Form der Lagerung, bei der sich Wellen, Achsen oder Zapfen vollflächig
in Lagerschalen drehen oder schwenken. Gleitlager können höhere Kräfte aufnehmen
als Kugel- oder Rollenlager, besitzen aber nicht deren reibungsarmen Leichtlauf,
da die > Reibungsverluste bei Gleitreibung höher sind als bei Rollreibung (s.a.

Rechenbeispiel bei > Lagerreibung).

Ausnahme: In der Fahrradtechnik nicht vorkommende Lagerungen bei sehr hohen
Drehzahlen (über 10.000 U/min), dann "schwimmt" die Welle berührungsfrei auf dem
Schmiermittel. Am Fahrrad finden Gleitlager noch Anwendung bei den >
Kettenrädchen, > Viergelenktrieben von > Schaltschwinge und > Umwerfergabel, in
den Kettengelenken, in den Drehgelenken von > Fahrradfederungen sowie bei der
Lagerung der > Bremsarme der meisten > Felgenbremsen.

Weitere Informationen s. > Lagereinstellung, > Lagerspiel, > Lagerdichtung u.ä.

Copyright und redaktionelle Inhalte:
Dipl.Ing.FH Christian Smolik 18.05.2000
technische Umsetzung:
Dipl.Ing.FH Jörg Bucher zuletzt am 18.05.2000