Grundlagen der Innenlagertechnik

Warst Du jemals weder der vielen "Standards" bei Innenlagern verwirrt? BSA- vs. Italienisches Gewinde? BB30, BB86 oder BB90?

Keine Sorge. Hier kommt die Fibel für alle Aspekte von Innenlagern. Dabei geht es hier sowohl um die Geschichte mit ihren bescheidenen Anfängen bis hin zu den aktuellen Technologien. Hier findest Du alles, was Du über das Innenlager wissen musst ...

Die Grundlagen

Das Innenlager ist eine kritische Komponente bei jedem Antriebsstrang. Es verbindet die linke und rechte Kurbel und hat somit direkten Einfluss auf die Kraftübertragung von den Beinen des Fahrers auf den Antriebsstrang.

Das Konzept des Innenlagers ist so einfach, dass es eigentlich jeder verstehen kann. Wenn es jedoch um die verwendeten Technologien geht, wird es bisweilen verwirrend. Inkrementelle Änderungen jedes Jahr in Kombination mit einem Bündel proprietärer Technologien der großen Hersteller haben den Markt mit einer Variationsbreite geflutet, die für den Durchschnittsradfahrer sehr unübersichtlich ist. In diesem Artikel werden alle Typen von Innenlagern aufgelistet, denen man gewöhnlich begegnet und in einem einfachen leicht verständlichen Format aufbereitet. Vom Mountainbike bis zum Rennrad, mit Gewinde oder verpresst, integriert oder außenliegend lässt sich alles hier finden...

Woher komme die ganzen Varianten?

Innenlagerkompatibiltät ist eine der verwirrendsten Themen für Anfänger und erfahrene Fahrradfahrer. Vor vielen Jahren war es einfach. Es gab ein Innenlagerdesign. Diesesv war wiederstandsfähig, haltbar und einfach zu warten. Zumeist wurde von OPC bzw. Ashtabula gesprochen. Diese wurden aus einem soliden Stück gearbeitet. Das heißt, dass die linke Kurbel, die Achse und die rechte Kurbel aus einem einzigen Stück Metall bestanden. Diese wurden von zwei eingepressten Konen im Tretlagergehäuse gehalten. Wenn Du ein älteres Fahrrad, ein neueres Kinderfahrrad oder Baumarktrad Dein Eigen nennst, stehen die Chancen gut, dass Du eine solche Kurbel dort wiederfindest.

OPC-Kurbel

So widerstandsfähig und einfach diese Kurbeln auch sind, sie sind schwer und uneffizient. Komponentenhersteller fanden irgendwann heraus, dass sie eine Menge Gewicht sparen und einiges an Steifigkeit gewinnen können, indem sie Einzelteile aus leichterem Material herstellen. Jedoch konnte dies nur erreicht werden, indem der Aufbau der Innenlager geändert wurde. Damit wurde ein Innovatiosnfeuerwerk in der Fahrradindustrie gestartet. Leider verpasste man es, eine gemeinsame Standardplattform zu definieren. Die schnelle Entwicklung machte neue Technologien schnell zu veralteten.

Innenlager mit ungekapselten Lagern

Vor den 1990er Jahren waren Innenlager mit freiliegenden Kugellagern der Standard bei fast allen Fahrrädern, die nicht im Bau- oder Supermarkt erworben wurden. Bei einigen billigen bis mittelmäßigen Fahrrädern ist dies auch immer noch der Fall. Das System besteht aus einer soliden Achse mit freiliegenden einzelnen Lagern, die meistens in Halteringen um diese Achse platziert werden. Mit dieser Technologie kam zum ersten mal die Vierkantaufnahme auf. Diese hat ihren Namen von den viereckigen Enden, der Achse, auf die die Kurbeln aufgepresst und mit einer Schraube gesichert werden. Weitere Aufnahmesystem werden später in diesem Artikel behandelt.

Die Geburt der Patronenlager

Ein Shimano Innenlager mit Vierkantaufnahme mit eine Lagerkartusche auf der linken Seite

Dieses ungekapselten Lager wurden inzwischen fast vollständig durch ein anderes System, das als Patronenlager bekannt ist, abgelöst. Dieses System ist deutlich weniger kompliziert und hat eine deutlich längere Lebensdauer. Das aufwändige System wurde damit durch eines , das im Prinzip nur noch aus zwei Komponenten besteht abgelöst. Dieses System besteht aus dem Patronenlager (aha!), das auf der linken Seite des Tretlagergehäuses eingeschraubt wird und einem Lockring, der auf der rechten Seite des Tretlagergehäuses eingescharubt wird und die Patrone in Position hält. Die Patrone enthält dabei die gesamte Mechanik, die aus der Achse und den [Kugellager]]n besteht. Bei älteren Patronenlagern kann dieses System auch verpresst statt verschraubt sein.

Die Lagerkartusche beinhaltet beide Lagereinheiten in einem System

Diese Art von Lageraufbau befindet sich heutzutage in fast jedem Fahrrad. Im Highend Markt zeihcnen sich allerdings schon Änderungen ab. Jedoch hat dieses aktuelle System das regelmäßige Warten von Innenlagern überflüssig gemacht und lässt sich sehr einfach und preiswert tauschen.

Gewinde und Größen

Das Tretlagergehäuse ist der Teil des Rahmens, in den das Innenlager eingebaut wird, über das die Kurbeln verbunden sind. Das Gehäuse gibt es in mehreren Varianten bzgl. Größe und Gewindegrößen.

Obwohl Patronenlager auf den ersten Blick einfach aussehen, heißt das noch lange nicht, dass jedes Innenlager in jedes Tretlagergehäuse passt. Wenn man ein Patronenlager in einen Rahmen montieren möchte, muss man dieses in das Tretlagergehäuse hineinschrauben. An dieser Stelle wird es jedoch heikel, weil jeder Rahmen von verschiedenen Herstellern in unterscheidlichen Tretlagergehäusebreiten und Gewindegrößen (TPI) geliefert werden kann. Die meisten Hersteller bleiben jedoch bei einem der verbreiteten Maße britisch, italienisch, französisch oder schweizerisch, die jedoch alle Ihr speziellen Gewindemaße und -richtungen haben. Die meisten Rahmen haben das britische System (1,37" X 24 TPI). Italienische Rahmenhersteller (z.B. Colnago, Pinarello, etc.) haben das italienische System (36mm X 24 TPI). Französisches Maß bedeutet 35mm X 25,4 TPI. Die Breite des Tretlagergehäuses unterscheidet sich ebenfalls. Britische und französische Rahmen haben 68mm, britische, französische (und vor allem amerikanische) Hersteller wählen oft 73mm. Italienische Rahmen haben als einzige eine Breite von 70mm. Als zusätzliche Schwierigkeit stellt sich hierzu noch ein, dass die Gewinderichtung von Rahmen und Innenlager passen müssen. Daher musst Du unbedingt sicher sein, ob es sich beim Rahmen um einen solchen mit Links- oder Rechtsgewinde im Tretlagergehäuse handelt. Falls Du das selbst nicht ermitteln kannst, so hilft Dir sicher dein lokaler Fahrradhändler weiter.

Kurbelaufnahmen

Wenn das Innenlager einmal montiert ist, können die Kurbeln befestigt werden. Es gibt viele verschiedene Aufnahmesysteme. Das Aufnahmesystem der Kurbel muss zum Aufnahmesystem des Innenlagers passen. Urprünglich wurde das Vierkantaufnahmesystem entwickelt, bei dem die Kurbeln ein quadratisches Loch haben udn auf die quadratische Achse des Innenlagers geschoben werden. Diese Achse wird dicker je weiter nach Innen man gelangt. Schrauben pressen dabei die Kurbelarme weiter auf die Achse.

ISO und JIS

Dieses Miche Primato Innenlager hat eine ISO Vierkantaufnahme

Europäische und japanische Hersteller unterscheiden sich in der Form der Vierkantaufnahme. Es existieren de facto zwei Standards, die in der internationalen Fahrradgemeinschaft überlebt haben. Die Europäer haben die ISO Vierekantaufnahme erfunden und die Japaner JIS (Japanischer Industrie Standard). Die beiden Aufnahmen ähneln sich sehr stark in ihren Abmessungen. Die ISO-Aufnahmen sind jedoch zum Ende hin etwas schmaler. Logischerweise haben die meisten europäischen Hersteller (Campagnolo etc.) den ISO-Standard adaptiert und die japanischen Hersteller (Shimano, Sugino etc.) den JIS-Standard. Eine interssante Anmerkung noch: Die japanischen NJS Teile, die häufig von den Fixed Gear Leuten für ihre hochwertigen Keirin Bahnräder bevorzugen, haben den europäischen ISO Standard. Auch weitere Teile sind nach dem europäischen ISO Standard hergestellt. NJS Standards sind nach dem Vorbild von Campangnolo Teilen (z.B. in Bezug auf Gewindegrößen) hergestellt.

Weiterentwicklung über die Vierkantaufnahme hinaus

Von links nach rechts: Klassische Vierkantaufnahme, Octalink V1, Octalink V2, ISIS-Aufnahme

Dies war jedoch erst der Anfang der Verwirrung. Die großen Hersteller gaben die klassischen Vierkantaufnahmen für neue proprietäre Aufnahmesystem auf als Innovationen und Marketingtypen sich verbreiteten. Die erste Firma am Markt war Shimano mit ihrem neuen Octalinksystem. Shimano entwickelte ein System, bei dem die [[Kurbel]n auf eine Vielzahnaufnahme der Innenlagerachse mit acht Zähnen, die in achte Vertiefungen in der Kurbel passten, aufgeschoben wurden. Diese lösten das klassische Vierkantaufnahmesystem ab.

Das Octalinksystem brachte einige Vroteile mit sich. Die Aufnahme war verwindungssteifer und sorgte dafür, dass der Fahrer mehr Kraft aus den Beinen in das mechanische Antriebssystem als bei der Vierkantaufnahme übertragen konnte. Bei dieser Weiterenticklung der Innenlagertechnik ging Shimano so weit, dass sie das System patentierten und Lizenzgebühren verlangten, wenn eine andere Firma dieses System nachbauen wollte. Dadurch wurde das System unerreichbar teuer für die Wettbewerber und andere Komponentenhersteller. Bedenke, dass Kurbeln immer so hergestellt werden müssen, dass sie zu einem bestimmten Innenlagersystem passen. Daher musste also jeder Kurbelhersteller Shimano Geld bezahlen, wenn sie eine Kurbel für das Octalinksystem bauen wollten.

Einige Firmen sprangen auf den Zug auf und zahlten. Andere jedoch wollten diese Monopolstellung nicht akzeptieren und suchten eine offene Alternative zum Octalinksystem. Das heißt, diese Alternative sollte jedem anderen Unternehmen offen stehen, ohne dafür Lizenzgebühren bezahlen zu müssen und so sollte ein international anerkannter Standard geschaffen werden. Die führenden Unternehmen King Cycle Group, Truvativ und Race Face taten sich für die Entwicklung des ISIS-Standards zusammen. Dieses System war dem Shimanosystem sehr ähnlich. Es wurden jedoch zehn statt der acht Zähne benutzt. Beide Aufnahmesystem sind immer noch weit verbreitet. ISIS ist jedoch etwas populärer, da es mehr Auswahl an Komponenten gibt.

Außenliegende Lager

Bei außenliegenden Lagern sind die Kugellager außerhalb des Tretlagergehäuses aufgeschraubt. Auf diesem Bild sieht man die silbrigen Ringe zwischen Tertlagergehäuse und Kurbeln.

Jetzt war das Rennen nach immer steiferen und leichteren Innenlagern und Kurbelsystemen eröffnet Der Fokus wurde jetzt weg von der Kurbelaufnahmen hin zu strukturell überlegenen Aufbauten verlagert. Bei fortschreitender Entwicklung merkten die Ingenieure, dass sie durch den Durchmesser des Standardtretlagers eingeschränkt wurden. Um die Kraftübertragung zu optimieren mussten die Hersteller einen Weg finden, den Durchmesser der Tretlagerachse zu erhöhen. Dadurch mussten wiederum die Kugellager kleiner werden, damit die ganze Konstruktion in einem Tretlagergehäuse Platz fand.

Kleinere Lager bedeuten jedoch kürzere Lebenserwartung, die man allerdings nicht opfern wollte. Daher war der Achsendurchmesser bis zum Maximum ausgereizt. Dieses problem war die Geburtsstunde der außenliegenden Lager. Bei diesen werden die Lager außerhalb des Tretlagergehäuses platziert. Das schaffte Platz für große Kugelleger und gleichzeitig größere Achsendurchmesser in einem Standardtretlagergehäuse. Man bedenke, das bisher der gesamte Aufbau sowohl bei Vierkant-, Octalink- und ISIS-Aufnahmen vollständig innerhalb dieses Gehäuses verbaut wurden. Die Lager nach Außen zu verlegen, schaffte genau den Platz gegenüber den klassischen Systemen, den man für größere Achsendurchmesser und Kugellager benötigte.

Achsdurchmesser konnten jetzt bis zu 24mm betragen. So wurden diese Achsen widerstandsfähiger und steifer als je zuvor. Das war ein gewaltiger Fortschritt, der zu steiferen Kurbel- und Innenlageraufbauten führte. Dieses System ist heutzutage (im Jahr 2010) weit verbreitet. So gut wie jeder Hersteller hat seine eigene Version eines Innenlagersystems mit außenliegenden Lagern auf den Markt gebracht. Die verbreiteten Systeme sind Shimanos Hollowtech II, Race Face X-Type, FSA MegaEXO und von Truvativ/SRAM das Giga X Pipe (GXP) System. Dieses hier aufgezählte Systeme zählen zu den meistverkauften Systemen am heutigen Markt. Alle Systeme sind sich im Prinzip sehr ähnlich und haben Ihr exklusives Design in Bezug auf Innenlager-/Kurbelaufbau.

Campagnolos Ultra Torque Innenlager

Es sollte angemerkt werden, dass Campagnolos Ultra Torque System ebenfalls eines mit außenliegenden Lagern ist. Jedoch ist jede Kurbel mit jeweils einer Hälfte der Achse verbunden. Diese stoßen in der Mitte des Tretlagergehäuses aneinander und verbunden sich dort. Es ist das einzige System, das so funktioniert.

BB30

Ein Tretlager, das den BB30 Standard nutzt

Hast Du etwa gedacht, das war's schon? Innenlager mit außenliegenden Lagern sind recht neu am Markt. Jdeoch zeichnet sich mit dem BB30 System schon wieder eine Innovation am Horizont ab. Bei der Tour de France 2000 hat Cannondale dieses System eingeführt. Das System benötigt einen größeres Tretlagergehäuse und bietet Raum für noch größere Achsen mit 30mm Durchmesser. Das ist noch 6mm mehr als bei den Systemen mit außenliegenden Lagern. Klassische Tretlagergehäuse haben einen Innendurchmesser von ungefähr 34mm. BB30 hat einen Innendurchmesser von 42mm.

Das BB30 System hat keine Gewinde. Die Lager werden direkt in das Gehäuse gepresst, statt auf Lagerschalen zu sitzen, die eingeschraubt werden müssten. Das spart Gewicht, da einige Teile und Material für die Gewinde eingespart werden können.

Ähnlich wie das ISIS Konzept ist der BB30 Standard offen. Canonndale hat das System zunächst proprietär entwickelt. Sie haben jedoch das Potential erkannt und wollten die Fehler von Shimano mit ihrem Octalink-System vermeiden. Daher ist es jnun als internationaler Standard publiziert und kann frei von jedem Hersteller verwendet werden.

Viele Experten in der Fahrradindustrie sehen eine große Zukunft des BB30 Systems voraus. Das System ist das steifste und leichteste, das den Markt bisher erreicht hat. Der vielleicht größte Vorteil scheint jedoch zu sein, dass es jedem Hersteller gleichermaßen offensteht und damit eine gute Grundlage für eine weltweite Akzeptanz darstellt. Im Moment ist das System jedoch ausschließlich auf sehr hochwertige Fahrräder beschränkt. Für eine breite Akzeptanz müssen neue Tretlagergehäuse verbreitet in allen Fahrradrahmen verbaut und spezielle Kurbeln für dieses System entwickelt werden. Die Ersteinsteiger bei dieser Technologie sind SRAM und FSA. Bei SRAM kann man die Force, Red und XX Kurbeln und bei FSA die Gossamer, Afterburner, SL-K und K-Force Kurbelsysteme mit einer BB30 Option erstehen. man hat einen großen Performancevorteil erreicht, jedoch müssen auch größere Tretlagergehäuse um den BB30 Standard entstehen. das wird sehr wahrscheinlich noch ein paar Jahre in Anspruch nehmen, bevor es bei allen Herstellern die Produktlinien durchdrungen hat.

BB86/BB90

Manche Rahmenhersteller wie Scott, Trek und Giant wollten das BB30 System sogar noch weiter entwickeln.. Dabei entsand das integrierte Innenlager. Dieses System benötigt eine noch andere Größe des Tretlagergehäuses, die um die außenliegenden Lager gebaut werden muss. Die Technologie hinter dem BB86/BB90 System ist der des BB30 Systems sehr ähnlich. es gibt jedoch außenliegende Lagerschalen und zweiteiligen Kurbeln. Die Kugellager werden in den Rahmen gepresst und Lagerschalen und Kurbeln vvon außen aufgesetzt. Das System ist noch leichter als die vorherigen Systeme. BB86 und BB90 haben ihre Namen von der benötigten Gehäusebreite (86mm bzw. 90mm). Das BB30 System ist nach dem Achsendurchmesser benannt. Shimano kocht wiedr sein eigenes Süppchen mit ihrer proprietären Adaption namens Press Fit. Keines der derzeit am Markt befindlichen Systeme von Shimano ist auf das BB30 System ausgerichtet. Shimano investiert weiterhin in das zu allen anderen inkompatible Press Fit System.

Exzenter

Dieses exzentrische Innenlager erlaubt es, die Achse im Tretlagergehäuse zu bewegen um eine perfekte Kettenspannung zu gewährleisten.

Zuletzt wollen hier die exzentrischen Innenlager besprochen sein. Diese werden fast exklusiv an Singlespeedern und Tandems benutzt. Ihr Aufbau erlaubt es das Innenlager leicht horizontal zu bewegen, um die Kettenspannung anzupassen, ohne die hintere Nabe bewegen zu müssen.

Zur Orientierung

Keramiklager haben für ziemliche Bewegung im hochpreisigen High-End-Markt gesorgt, da sie leichter, haltbarer und leichtläufiger als ihre Stahlpendants sind. Sie kosten nur ein paar Geldscheine extra und die meisten Leute sind überzeugt, dass sie einen Performancevorteil bieten. Einige wenige sehr hochwertige Fahrräder werden mit Keramiklagern ausgestattet und es gibt Sie als Ersatzteile für diverse Größen der einzelnen Hersteller zu kaufen

Blick in die Zukunft

Die Innenlagertechnologie ist eine sich ständig weiterentwickelnde Nische und wir befinden uns weit von einem lang anhaltenden Standard entfernt. Wie auch beim Steuersatz fördern ständige und schnelle Innovationen neuere und bessere Standards, die zu besseren Produkten und Materialien führen. Die Innenlagerkriege sind noch lange nicht vorüber aber es ist nur eine Frage der Zeit bis die aktuellen Standards veraltet sind und sich steifere, leichtere und haltbarere Designs durchgesetzt haben.

Jetzt einmal tief durchatmen... Für den Moment kannst Du Dich glücklich schätzen, auf dem neuesten Stand zu sein.

Siehe auch

• Innenlagermaße und -austauschbarkeit (Tabelle)

Quelle

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Bottom Bracket Tech Breakdown von der Website http://www.bikerumor.com. Originalautor des Artikels ist Brad Sohner.