Feines fürs Fahrrad

Maschinenelemente

Wälzlager – Fahrradgetriebe müssen auf kleinstem Raum und mit möglichst geringem Gewicht sehr hohe Drehmomente übertragen. Bei einem innovativen Tretlager-Getriebe gewährleisten maßgeschneiderte Wälzlager höchste Effizienz und Zuverlässigkeit.

13. November 2014

Ein zu unrecht meist wenig beachtetes Gebiet der Technik ist die Fahrradmechanik. Speziell der Antriebsstrang von Fahrrädern stellt jedoch hohe Ansprüche, weil dort sehr hohe Drehmomente auftreten, während zugleich nur ein sehr kleiner Bauraum zur Verfügung steht und zudem nur sehr geringe Massen erreicht werden dürfen. Zugleich haben die üblicherweise eingesetzten Getriebe-Bauformen für Fahrräder ihre spezifischen Nachteile: So besteht bei einer Kettenschaltung durch ihre offene Bauweise immer das Risiko von mechanischen Beschädigungen sowie eines hohen Verschleißes durch Verschmutzung. Die verschleißfesten Nabenschaltungen bieten jedoch eine ungünstige Masseverteilung und einen eingeschränkten Wirkungsgrad bei einigen Gängen.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma verspricht das neuartige Fahrradschaltgetriebe P1.18, das das Stuttgarter Unternehmen Pinion entwickelt hat. Das Getriebe wird anstelle des Tretlagers in einer vergrößerten Buchse in den Fahrradrahmen integriert, wodurch sich ein idealer Schwerpunkt und eine Masseentlastung des Hinterrades ergeben. Es besteht aus zwei hintereinander geschalteten Stirnradgetrieben mit drei bzw. sechs Übersetzungsstufen, die auf parallelen Wellen angeordnet sind. In der Kombination bietet das Getriebe so 18 echte Übersetzungen ohne Gangüberschneidungen, die in gleichmäßigen Schritten von 11,5 Prozent abgestuft sind, und erreicht ein Gesamt-Übersetzungsverhältnis von 636 Prozent. Weil die Kraftübertragung in jedem Gang nur über jeweils zwei Zahnradpaare stattfindet, bietet das Getriebe in jeder Übersetzung einen gleichbleibend hohen Wirkungsgrad sowie einen nahezu verlustfreien Antritt. Durch das komplett geschlossene und abgedichtete Gehäuse verspricht der Hersteller zudem eine fast vollständige Verschleiß- und Wartungsfreiheit.

Realisiert haben die Innovation die Ingenieure Christoph Lermen und Michael Schmitz, die sich als Studenten im Getriebebau von Porsche kennengelernt haben. Dort erkannten die begeisterten Biker schnell, dass die Umsetzung ihrer Idee die Konstruktionskenntnisse aus dem Automobilbau erforderte, erinnert sich Schmitz und nennt die konstruktive Herausforderung: »Wenn ein erwachsener, sportlicher Mann in die Pedale tritt, muss das Getriebe schon mal Drehmomente bis zu 250 Newtonmeter aufnehmen. Das ist mehr, als so mancher Kleinwagen liefert.«

Komponenten aus der Autoindustrie

Im Unterschied zu einem PKW-Getriebe passt das P1.18 aber in eine leicht vergrößerte Tretlagerbuchse und wiegt zudem lediglich 2,7 Kilogramm. Die Entwicklung des innovativen Getriebes erforderte deshalb nicht nur umfangreiches Know-how, sondern auch extrem stabile Komponenten aus hochwertigen Werkstoffen in speziellen Abmessungen. Die Fertigung der Zahnräder und Wellen für die Fahrradgetriebe geschieht deshalb ausschließlich bei zertifizierten deutschen Automobilzulieferern, Montage und Qualitätskontrolle erfolgen im Stuttgarter Pinion-Werk.

Anspruchsvolle Lagertechnik

Bei der Konstruktion zeigte sich jedoch, dass von den acht benötigten Lagern für den Einbau des Getriebes in die Rahmenbuchse nur ein einziges als Standard-Modell im Handel bezogen werden konnte: Die übrigen sieben Lagerstellen erforderten dagegen Sonderanfertigungen mit speziellen Anpassungen des Materials, der Schmierung oder der Abmessungen. Für ein junges Unternehmen, das nur überschaubare Stückzahlen einkaufen kann, kann es jedoch ein Problem werden, qualitativ hochwertige Komponenten zu wirtschaftlich verantwortbaren Preisen zu bekommen.

Trotz dieses Dilemmas fanden die jungen Konstrukteure bald eine geeignete Quelle für die benötigten Komponenten: Die Hecht Kugellager GmbH & Co. KG aus dem nahe gelegenen Winnenden. Das international agierende Familienunternehmen versteht sich gleichermaßen als Hersteller und Händler und fungiert zudem als Berater und Einkäufer für den spezifischen Bedarf, der die am besten geeigneten Produktangebote vorlegt und für deren Qualität bürgt. Die Auswahl des Fabrikats hängt dabei ausschließlich von der Eignung des Lagers für die jeweilige Anwendung ab. Das Angebot umfasst einerseits Premiumfabrikate wie FAG, INA oder SKF sowie zusätzlich die Eigenmarken HKW, HKC und SL, die Hecht von chinesischen Partnerunternehmen fertigen lässt.

Im nächsten Schritt werden die benötigten Stückzahlen und die Preisvorstellungen des Kunden berücksichtigt. Dabei profitieren gegebenenfalls auch Abnehmer mittlerer Stückzahlen von den Konditionen für große Kontingente, die das Unternehmen in China ordert. Die Transportwege verursachen dennoch in der Regel keine Lieferverzögerungen, da der Wälzlager-Experte im Zentrallager in Winnenden ständig 30.000 Artikel bevorratet. Wo es wie im Falle bei Pinion nötig wird, modifiziert Hecht die Lager zudem entsprechend den jeweiligen Anforderungen. Dazu kommen Sonderlösungen von Maßänderungen bis zur kompletten Fertigung ganzer Baugruppen.

Basis des Angebots sind langfristig gewachsene Geschäftsbeziehungen zu chinesischen Herstellern und Zulieferern, die das Unternehmen bereits seit 25 Jahren pflegt. Die hervorragenden Kenntnisse der Risiken und Fallstricke des chinesischen Marktes sowie die langjährige Zusammenarbeit mit festen chinesischen Partnern, die nach europäischen Normen zertifiziert sind und regelmäßig kontrolliert werden, ermöglichen den Vertrieb von standardisierten und angepassten Wälzlagern mit hoher Qualität zu sehr wirtschaftlichen Konditionen. An die Stuttgarter Fahrradspezialisten liefert das Unternehmen deshalb heute sämtliche Lager einschließlich der Sonderanfertigungen, berichtet Schmitz: »Hecht konnte uns ein Angebot machen, das sonst nur bei erheblich größeren Stückzahlen oder mit hohem Qualitätsrisiko zu erzielen gewesen wäre; das hat uns sehr geholfen.«bt

Auf einen Blick

- Die 1965 gegründete Hecht Kugellager GmbH & Co. KG mit Sitz in Winnenden bei Stuttgart ist ein Spezialist für Wälz- und Rollenlager für Industrie, Handel und Gewerbe.

- Neben einem großen Produktangebot von Premiumherstellern wie INA, FAG und SKF sowie den Eigenmarken HKW und HKC bietet das Familienunternehmen individuell angepasste Lagerlösungen.

Erschienen in Ausgabe: 08/2014