Science of Cycling: Frames & Materials (Page 4 of 4)

Rahmen und Materialien Seite 4 von 4

Design

Der beliebteste und am weitesten verbreitete Rahmentyp ist als Diamant-Rahmen bzw. als Doppeldreieck bekannt. Dieser Entwurf hat sich nur wenig verändert, seit sich das Sicherheits-Fahrrad um 1880 durchzusetzen begann.
Paolo erläutert dazu: "Das Doppeldreieck hat sich durch seinen günstigen Materialverbrauch, durch den stützenden Effekt der Winkel und allgemein durch seine hohe Stabilität durchgesetzt. Es vereint in sich Robustheit und gute Fahreigenschaften." Die Stabilität des Designs rührt von den Dreieck Formen her, die das Diamant-Design prägen. Paolo erklärt uns: "Das Dreieck ist eine sehr eindrucksvolle Struktur. Man kann beobachten, wie Ingenieure und Tüftler mit verschiedenen Formen und Strukturen spielen, aber sie neigen dazu, immer irgendwie auf das Dreieck zurückzukommen, und seit das Fahrrad im Prinzip aus drei Dreiecken besteht, hat sich herausgestellt, dass dies eine ziemlich stabile Struktur ist."

Obwohl das Diamant Design das Grundprinzip der meisten Fahrrädern darstellt, die heutzutage gebaut werden, probieren manche Rahmenbauer neue Variationen dieses klassischen Entwurfs aus. Zum Beispiel werden manche Kohlenstofffaser-Rahmen mit ovalen Rohren hergestellt, um das Fahrrad aerodynamischer zu machen. Neue Fahrradtypen mit Rundum-Federung sind vom Diamant Design abgewichen und haben sich den Spaß erlaubt, den Fahrersitz auf dem Lenkerschaft zu platzieren. Aber die meisten Variationen des Designs waren subtiler und zielten auf die Verbesserung der Fahrleistung in verschiedenen Arten von Gelände oder bei unterschiedlichen Beanspruchungen ab.

BILDQUELLE: CANNONDALE BICYCLES

Auf der Suche nach einer Federung

Seit den ersten Tagen des Fahrrades haben die Fahrrad-Konstrukteure auf unterschiedliche Arten versucht, das Radfahren geschmeidiger und fließender zu machen.
Um 1880 gab es noch kaum gepflasterte Straßen, und die Fahrradreifen waren aus Holz oder aus Metall. Obwohl die pneumatischen Reifen schon eine Menge geholfen haben, wurde weiterhin versucht, durch die Einführung von Federn, Hebelarmen, schwingenden hinteren Dreiecken und anderes mehr, dem Fahrrad polsternde Eigenschaften hinzuzufügen. In den Jahren 1930 fingen die Designer an, Ideen aus dem Motorradbau zu übernehmen, etwa die Vordergabel mit Teleskopfederung, und sie den den "deluxe" Fahrrädern hinzuzufügen .

Vor dem Hintergrund des Booms bei den Mountainbikes haben sich die Designer unserer Tage wieder sehr intensiv mit der Frage der Federung beschäftigt. Denn das steinige, unwegsame Gelände, in dem Mountainbiker häufig unterwegs sind, gab dem Wunsch nach wirksamen Federungssystemen natürlich neue Nahrung. Federung bedeutet aber oft auch mehr Gewicht und sonderbare Lenk- und Treteigenschaften. Allerdings hat das Aufkommen neuer, ultraleichter Materialien, kombiniert mit einem verfeinerten Design, der gefederten Vordergabel bei den Mountainbikes zum Durcbruch verholfen. Auch mit der "Duo-Federung" wurde experimentiert, mit dem Ziel, auch das Hinterrad zu federn, ohne dabei die Treteigenschaften zu verändern.Viele gute Designs sind entwickelt worden, vom schwingenden Hinterradgestänge zu Designs, bei denen die Fahrer auf einem Kohlenstofffaserholm sitzen, der aus dem Lenkkopf herausragt. Obwohl das steigende Gewicht bei diesen Maßnahmen noch immer ein Problem darstellt, haben gefederte Mountainbikes wegen des Komforts und ihres Fahrverhaltens eine wachsende Zahl von Liebhabern gefunden.

Enge Spur und offenes Gelände

Den Unterschied zwischen einem City Fahrrad und einem Mountainbike kann man auf den ersten Blick erkennen. Aber es ist manchmal schwierig, verschiedene Modelle desseselben Fahrradtyps zu unterscheiden. Manche Mountainbikes haben beipielsweise einen langen Radstand, was sie stabiler für hohe Geschwindigkeit macht, ihnen zugleich aber ihre Wendigkeit nimmt. Solche Fahrräder haben ihre Stärken im offenen Gelände, aber sie bereiten dem Fahrer Schwierigkeiten beim Manövrieren in einem eng abgesteckten Parcour. Die Länge des Radstandes, die Steigung der Oberstange, und weitere Unterschiede im Rahmendesign geben den Ausschlag, ob ein Rad sich besser für offenes Gelände oder für den Bahnsport eignet.

Ruthie Matthes ließ die Ausstattung ihres Fahrrades genau auf die speziellen Anforderungen des Cross-Country Fahrens und auf ihre persönlichen Wünsche abstimmen

BILDQUELLE:
PEARL IZUMI / JOHN KELLY

Die Beanspruchung des Rahmens

Fahrradrahmen müssen dafür ausgelegt sein, verschiedene Arten von Belastung aushalten zu können. In erster Linie muss der Rahmen natürlich sich selbst tragen, sowie auch die verschiedenen Bauteile des Fahrrads, die an ihm befestigt sind. Diese Lasten werden als die statische Belastung bezeichnet. Hinzu kommt, dass der Rahmen das Gewicht des Fahrers oder der Fahrerin, die Kräfte des Tretens und Bremsens und auch die Erschütterungen von der Fahrbahnoberfläche aufnimmt. Dies ist die dynamische Belastung; sie stellt seit jeher das größere konstruktive Problem dar, weil sie, wie der Name schon andeutet, variabel ist und in ihrer Intensität schwankt.

Der Rahmenkonstrukteur Paolo Salvagione erklärt uns, welche Stellen eines Rahmens den stärksten Belastungen ausgesetzt sind. "Stell dir ruhig mal die Lenkergabel als Brechstange vor, die an dem Lenkerrohr ansetzt. Nimmt man nicht nur die Länge der Gabel, die 16 inch (40,64 cm) sein soll, sondern dazu noch den halben Durchmesser des Rades, der - sagen wir - 13 inch (33,02 cm) beträgt, dann hat man es also eine ziemlich langen Brechstange zu tun. Also, wenn man abwärts fährt und man stößt mit dem Vorderrad auf einen ziemlich harten Widerstand, da hat man einen langen Hebel, der viel Druck auf ein sehr schmales Rohr ausübt. Das ist also so eine Stelle, wo eine Menge Energie abgeleitet und verteilt werden muss." Paolo führt weiter aus, dass die Energie, die bei so einem Stoß produziert wird, einen Radfahrer aus dem Sattel werfen oder sogar die Rohre beschädigen kann. Die meisten Rahmen werden aber entworfen, um auch weniger gewöhnlichen Belastungen wie der eben geschilderten zu widerstehen.

Rahmenkonstrukteur Paolo Salvagione erklärt, welche Stellen des Rahmens den stärksten Belastungen ausgesetzt sind

Die anderen Bereiche des Rahmens, mit denen sich Paolo intensiv beschäftigt, sind jene, die hohen Dauerbelastungen standhalten mussen. Dies sind vor allem die Teile im Bereich der Kraftübertragung, also in der Nähe der Kette. Das ständige Treten überträgt Kraft auf dem Rahmen. Die betroffenen Stellen müssen nicht nur statische Belastungen aushalten, sondern nehmen zusätzlich noch hohe dynamische Belastungen auf. Paolo setzt seine Erfahrung und sein technisches Wissen ein, um sicher zu stellen, dass seine Fahrräder alles wegstecken können, was ihnen unterwegs so widerfährt.

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