10.04.2013

Fahr­radrahmen und -gabeln: Des Fahr­rads Kern

Kern jeden Fahr­rads ist der Rahmen. Er bestimmt die Geometrie, trägt einen erheblichen Teil des Gewichts bei und muss alle Teile des Fahr­rads sicher zusammenhalten. Die Gabel steuert das Vorderrad und bestimmt das Fahr­verhalten.

Geometrie

Am wichtigsten an Fahr­radrahmen ist die Geometrie. Gemeint ist das Verhältnis, in dem Räder, Tret­lager­gehäuse, Sattel- und Steuer­rohr zueinander stehen. Der Radstand und der Steuer­rohr­winkel sind entscheidende Faktoren fürs Fahr­verhalten. Die übrigen Winkel und Abstände bestimmen die Sitz­position im Groben. Besondere Bedeutung hat der Sattel­rohr­winkel. Er bestimmt, wie stark sich der Fahrer strömungs­günstig nach vorne beugen kann. Kleinere Winkel begüns­tigen eine aufrechte und komfortable Sitz­position. Für die Fein­abstimmung der Sitz­position stehen Vorbauten unterschiedlicher Länge und Winkel zur Verfügung. Die Sattel­stütze lässt sich in der Höhe verstellen und der Sattel einige Zenti­meter vor- und zurück­schieben. Nicht so wichtig dagegen: Die Form des Rahmens. Wie Steuer- und Sitz­rohr miteinander und mit den übrigen Komponenten verbunden sind, spielt zunächst gar keine Rolle. Die Verbindung muss nur halt­bar und stabil sein. Wenn sich Fahr­radrahmen bei Belastung zu sehr in sich verwinden, leiden Gerade­auslauf und Kraft­über­tragung. Außerdem kann der Fahr­radrahmen bei hohem Tempo ins Schwingen geraten. Der Lenker flattert dann und im Extremfall gerät das Fahr­rad völlig außer Kontrolle.

Rohr­verbund

Die meisten Fahr­radrahmen haben die so genannte Diamantform. Ein Trapez aus Rohren bietet die höchst­mögliche Belast­barkeit. Für Damen­räder ist das Ober­rohr oft mehr oder weniger stark abge­senkt, um bequemer aufsteigen zu können. Inzwischen sind auch Damen­räder ganz ohne Ober­rohr mit sehr dickem Haupt­rohr häufig. Doch Achtung: Die Stabilität von Damen­rädern ist spür­bar geringer. Bei schneller Fahrt und höherer Beladung neigen Fahr­radrahmen ohne oder mit tiefem Ober­rohr zum Flattern.

Fahr­stabilität

Das Fahr­verhalten von Fahr­rädern hängt außer vom Steuer­rohr­winkel vor allem noch vom so genannten „Nach­lauf“ ab. Das ist der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die gedachte Verlängerung des Steuer­rohrs auf den Boden trifft und dem Aufstands­punkt des Vorderrades senkrecht unter der Nabe. Es gilt: Je größer der Nach­lauf, desto besser fährt ein Rad gerade­aus. Oder umge­kehrt: Je kürzer der Nach­lauf, um so wendiger das Fahr­rad. Dementsprechend haben Tourenräder einen eher langen Nach­lauf für möglichst hohe Fahr­stabilität, während Renn­räder durch einen geringen Nach­lauf meist eher wendig sind.

Sitz­position

Welche Sitz­position richtig ist, hängt von den Bedürf­nissen des Fahrers und den Anforderungen ab. Klar ist: je weiter nach vorn geneigt der Fahrer sitzt, um so schneller ist er bei gleichem Kraft­aufwand unterwegs. Grund: Schon bei mäßiger Geschwindig­keit avanciert der Fahrt­wind zum stärksten Hindernis. Der Luft­widerstand steigt mit zunehmendem Tempo exponentiell. Sich tiefer über den Lenker zu beugen senkt den Luft­widerstand deutlich und bringt spür­bar mehr Tempo. Allerdings lässt auch der Komfort deutlich nach. Wie angenehm oder unangenehm eine Sitz­position für einen bestimmten Fahrer ist, lässt sich nicht vorher­sagen. Aufschluss verschaffen nur ausreichend lange Fahrten. Früher war häufig zu hören und auch lesen: Eine aufrechte Sitz­position ist besser für den Rücken. Das ist jedoch zweifelhaft. Erschütterungen durch Fahr­bahn­unebenheiten wirken sich bei aufrechter Sitz­position viel stärker auf die Band­scheiben aus als bei nach vorn geneigter. Generell gilt: Theoretische Über­legungen helfen kaum weiter. Die Sitz­position ist in Ordnung, wenn der Fahrer sie auch nach langer Fahrt noch als angenehm empfindet.

Abmessung

Um die für einen Fahrer passende Größe eine Fahr­radrahmens ermitteln zu können, sind vor allem zwei Maße wichtig: die Rahmenhöhe und die Ober­rohr­länge. Als Rahmenhöhe wird meist der Abstand von der Mitte des Tret­lagers bis zur Oberkante des Sattel­rohrs angegeben. Die Ober­rohr­länge wird von der Mitte des Steuer­rohrs bis zur Mitte des Sattel­rohrs gemessen. Aber Achtung: Einen Vergleich ermöglichen Angaben nur für Rahmen, deren Ober­rohre parallel sind. Die bei modernen Fahr­rädern häufig mehr oder weniger stark nach hinten abfallenden Ober­rohre erschweren den Größen­vergleich. Zuweilen geben Fahr­radhersteller zumindest als Vergleichs­größe die Werte an, die sich ergeben würden, wenn das Ober­rohr vom Steuer­rohr aus parallel zum Boden verlaufen würde. Auch sonst ist Größen­angaben bei Fahr­rädern gegen­über Skepsis angebracht. Die gleiche Angabe ermitteln verschiedene Hersteller zuweilen an sehr unterschiedlichen Mess­punkten.

Materialien

Material für Fahr­radrahmen und -gabeln sind vor allem Stahl, Aluminium und Carbon. test.de nennt die wichtigsten Vor- und Nachteile.

• Stahl ist im Vergleich konkurrenzlos preis­wert, halt­bar, elastisch und schwer. Er lässt sich löten und schweißen. Stahl­rahmen wiegen kaum weniger als 1,8 Kilogramm und oft erheblich mehr. Einer der Vorzüge von Stahlrädern: Sie sind kaum kaputt zu kriegen. Wenn eins der Rahmenrohre doch mal über­lastet wird, verbiegt es und kann oft wieder gerichtet werden.
• Aluminium ist leichter und teurer als Stahl und weniger elastisch. Aus Aluminium schweißen gute Rahmenbauer hoch belast­bare und steife Rahmen. Die leichtesten Aluminium-Rahmen wiegen rund 1,2 Kilogramm. Nachteil von Aluminium: Es bricht bei Über­lastung sehr viel schneller als Stahl. Verformte Teile sind aus Sicher­heits­gründen aus dem Verkehr zu ziehen.
• Carbon ist ein Verbundmaterial. Matten aus speziellen Kohlen­stoff­fasern werden mit Kunst­harz getränkt und unter hohem Druck erhitzt. So gefertigte Teile sind sehr viel leichter und belast­barer als ebensolche aus Stahl und Aluminium. Die Herstellung von Fahr­radrahmen aus Carbon ist allerdings kompliziert und aufwendig. Carbonfaser-Bauteile sind dementsprechend sehr teuer. Die derzeit leichtesten Fahr­radrahmen aus Carbon wiegen nur rund 700 Gramm. Nachteil von Carbon: Das Material ist nur in Faser-Richtung belast­bar und sonst höchst empfindlich. Schäden in der Faser­struktur verringern die Belast­barkeit dramatisch und sind kaum erkenn­bar. Selbst nach an sich harmlosen Unfällen sind betroffene Carbon­teile daher aus Sicher­heits­gründen unbe­dingt auszutauschen. Carbon kann bei Über­lastung schlag­artig und ohne Ankündigung brechen.