Exploratorium: Wissenschaft des Fahrradfahrens: Das Rad/Seite 2 von 3

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Das Rad : Seite 2 von 3

Das Sicherheits-Fahrrad

Das Sicherheits-Fahrrad, das um 1880 entwickelt wurde, hat bereits große Ähnlichkeit mit dem Fahrrad, wie wir es heute kennen. Der Fahrer wird von einem Metallrahmen getragen, der zwischen zwei gleichgroßen Rädern aufgehängt ist. Ein Kettenantrieb verbindet die Pedalen mit dem Hinterrad.
Die Stabilität und der Fahrkomfort waren bei diesem Modell besser als bei den Hochrädern, und so erhielt es seine Bezeichnung als das "Sicherheits"-Fahrrad.

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QUELLE: LIBRARY OF CONGRESS

Die Abbildung zeigt ein Standbild von einem Sicherheits-Fahrrad mit Fahrer aus einem Film von Thomas Edison aus dem Jahre 1899

Speichen

Bereits die ersten Fahrräder hatten schon Speichen - auf welcher Art auch immer. Tatsache ist, dass schon in alten Zeiten viele Wagen und Karren, die von Tieren gezogen wurden, schon über Speichen verfügten. Ein Speichenrad kann genau so stabil sein wie ein massives Rad, das aus einem Stück besteht, nur wiegt es dabei lediglich einen Bruchteil des Gewichtes von einem massiven Rad. Die ersten Speichenräder wurden fast alle aus Holz hergestellt. Heute fertigt man die Räder und Speichen aus Stahl oder aus Aluminium, oder in manchen Fällen aus so ungewöhnlichen Materialien wie etwa bestimmten Kohlenstoffverbindungen oder Keramik.

Eines der wichigsten Entwurfsprinzipien für Fahrräder lautet, das Gewicht des Rades so niedrig wie möglich zu halten. Warum ist das so wichtig? Jedesmal, wenn du in die Pedale trittst, musst du das Gewicht des Rades in Schwung bringen, und zwar sowohl in Vorwärtsrichtung als auch um dessen eigene Achse. Mit anderen Worten: das Rad macht sowohl eine kreisende als auch eine lineare, gerade Bewegung. Du kannst das beim Fahren gut sehen: dein Vorderrad dreht sich, während es sich zugleich mit dir und dem Fahrrad vorwärts bewegt.

Die Fahrradwelle am Ende des 19. Jahrhunderts

Im Amerika des Jahres 1867 bewegten sich die meisten Menschen auf dem Rücken eines Pferdes fort, oder sie gingen zu Fuß. Es war jenes Jahr, in dem die ersten industriell gefertigten Fahrräder aus Europa nach Amerika gelangten. Obwohl diese Hochräder (Ordinarys) ziemlich teuer waren, (ihr Preis lag zwischen $100-150, während das durchschnittliche Jahres-Einkommen eines Amerikaners damals etwa $450 betrug), sollten sie zu einem echten Verkaufsschlager werden.
Der Reiz der Geschwindigkeit war unwiderstehlich, und zugleich verschafften die Fahrräder jungen Leuten eine gewisse Mobilität; für die Frauen der Jahrhundertwende bedeutete das Fahrrad gar einen nie dagewesen Zugewinn an sozialer Freiheit und Unabhängigkeit.
Die Fahrradbegeisterung wurde nach 1887 weiter angefacht, als man in den USA mit der Produktion eines Fahrrades vom Typ "Victor" begann, einem Modell mit zwei gleichgrossen Rädern und einen Kettenantrieb, ähnlich wie bei unseren heutigen Fahrrädern.
Bereits 1885 waren mehr als 400 Fabriken ununterbrochen im Betrieb, um der rapide ansteigenden Nachfrage nach Fahhrädetrn nachzukommen.
1895 kauften die Amerikaner 2 Milionen Fahrräder (was einem Verhältnis von 1 Rad je 27 Einwohnern entsprach).
Es enstanden Fahrrad "Akademien", Clubs, und professionelle Rennen im ganzen Land.

Im Jahr 1902 brachte Henry Ford sein "Thin Lizzy" Automobil auf den Markt, und die Fahrradbegeisterung wurde durch eine neue Obsession für das Automobil abgelöst.
In den 1960er Jahren begann sich indessen eine Renaissance des Fahrrades abzuzeichnen, und 1984 kauften die Amerikener 14 Millionen Räder im Vergleich zu 10 Millionen Autos.

Tangentiale oder radiale Speichen

Man kann das Rad eines Fahrrades auf viele unterschiedliche Arten einspeichen.
Die meisten Fahrräder haben tangentiale Speichen; das heisst dass die Speichen nicht in Form der kürzesten, keine gerade Verbindung zwischen Nabe und Felge verlaufen, sondern um einen bestimmten Winkel versetzt sind.
Es gibt viele unterschiedliche Muster von versetzte, tangentialen Speichen.
Gelegentlich haben Fahrräder nur radiale Speichen.
Diese Speichen gehen in einer senkrechten, direkten Linie von der Nabe zu den Felgen des Reifens.
Das typische Fahrrad hat jedoch immer tangentiale Speichen.
Auf welche Weise ein Rad eingespeicht ist, hat großen Einfluss auf die Fahreigenschaften und die Leistung eines Fahrrades.

Ein Rad eines Fahhrades mit versetzte(Tangens) Speichen.

"Man kann das Vorderrad vollständig radial einspeichen, aber beim Hinterrad wird man das besser vermeiden. Es ist dann nähmlich unmöglich, das Drehmoment, durch das man sich vorwärts bewegt, von der Nabe auf die Felge zu übertragen", erklärt Paul Doherty vom Exploratorium.
Tangentiale Speichen unterstützen die Übertraguung des Drehmomentes von der Nabe zu den Reifen.

Ein radial eingespeichtes Rad würde nicht nur weniger wirkungsvoll sein als ein versetzt gespeichtes, sondern es wäre auch noch viel weniger stabil.
Das Rad eines Fahrrades muss unterschiedlichen Arten von Belastungen gewachsen sein: neben dem Gewicht des Radlers (und seines Gepäcks) muss das Rad Kräfte wie das Treten, das Bremsen und das Rütteln aushalten, wie es von der Fahrbahnoberfläche übertragen wird.
Das Nutzen radial angeordneter Speichen ist aber auch von der Steifigkeit des Rades abhängig: je steifer ein Rad ist und je weniger es sich verformen lässt umso zweckmässiger ist es.

Paul Doherty vom Exploratorium spricht über die verschiedenen Arten von Speichenformationen.

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