Fahr­rad: Das große Technik-Special

Stabilität sorgt für Sicherheit

Die wichtigsten Anforderungen an Laufräder: Sie sollen exakt rund laufen, stabil und steif sein, und das bei möglichst geringem Gewicht. Die Stabilität sorgt für Sicherheit. Die Seiten­steifig­keit vermittelt Spurtreue und garan­tiert ein sicheres Fahr­verhalten. Höhere Festig­keit bei Gewichts­belastung verringert Kraft­verluste beim Rollen, bringt allerdings auch Einbußen beim Komfort. Am Hinterrad ist außerdem die Torsions­festig­keit von Bedeutung. Je stärker sich die über Kette und Ritzel angetriebene Nabe gegen die Felge verdreht, umso mehr Kraft geht verloren und umso größer ist der Verschleiß.

Nabe, Speichen und Felge

Klassische Fahr­rad-Laufräder bestehen aus Nabe, Speichen und Felge. Die Naben enthalten Lager, in denen sich die Achse frei dreht. Stan­dard bei der Felge sind Hohlkammerfelgen. Die Speichen sind meist aus Stahl. Eine Seite ist an der Nabe einge­hängt. Die andere Seite hat ein Gewinde. Auf dieses Gewinde wird durch die Speichenlöcher in der Felge eine spezielle Mutter (Speichennippel) geschraubt. Die Speichen werden straff gespannt, damit sich das Rad bei Belastung so wenig wie möglich verformt. Wichtig: Speichen sind elastisch. Nur dadurch lässt sich die Speichenspannung so regulieren, dass das Rad exakt rund läuft und auch bei extremen Belastungen stabil bleibt.

Mehr Spannung, weniger Risse

Haupt­manko bei Laufrädern ist zu geringe und/oder ungleich­mäßige Speichenspannung. Betroffene Räder sind dadurch unnötig weich und bekommen schnell Höhen- und/oder Seiten­schläge. Das kostet Kraft und beein­trächtigt das Fahr­gefühl. Außerdem drohen Speichenrisse. Grund: Im Fahr­betrieb ändert sich die Spannung einer Speiche ständig. Die Speichen, die von der Nabe aus nach oben zeigen, tragen jeweils das Gewicht von Rad, Fahrer und Gepäck. Nach unten zeigende Speichen werden entsprechend entlastet. Einer besonders hohen Belastung unterliegen die Speichen auf der 5-Uhr- und der 7-Uhr-Position. Dorthin will sich die auf 6 Uhr durchs Gewicht bedrückte Felge gern oval verformen. Die Belastung für diese Speichen ist umso höher, je geringer die Spannung der Speichen insgesamt ist. Außerdem nehmen bei einem Radumlauf die Spannungs­unterschiede mit abnehmender Vorspannung dramatisch zu. Im Extremfall sind senkrecht nach unten zeigende Speichen zunächst völlig entspannt und bekommen gleich anschließend sehr viel Spannung. Das halten sie nicht lange durch. Mit anderen Worten: Ursache für Speichenbrüche ist in der Regel nicht eine zu hohe, sondern eine zu geringe Speichenspannung.

Speichen mit verjüngtem Mittel­stück

Bei hoch­wertigen Laufrädern sind Edelstahl-Speichen im Einsatz, bei denen der Mittel­teil dünner ist als das gebogene Ende mit dem Speichen­kopf (DD-Speichen – Dickend- oder Doppel­dick­end). An den wichtigen Stellen wie den hoch belasteten Bogen sowie am Gewinde lässt man die Speichen dick, reduziert aber ihren Quer­schnitt in der Mitte. Dadurch wird die Speiche elastischer und dehnt sich stärker. Was sich bewegen kann, kann nicht brechen. Die Lebens­dauer wird erhöht. Eine typische DD-Speiche ist an der bruchgefähr­deten Biegung im Naben­flansch und am Nippel 2 mm dick, im Mittel­teil nur 1,8 mm. Speichen mit verjüngtem Mittel­stück sind teurer als herkömm­liche Speichen und an preis­werten Fahr­rädern kaum zu finden.

Gekreuzt oder radial

Häufig werden Vorderräder radial und das Hinterrad gekreuzt einge­speicht. Doch wann lohnt sich welche Einspeichung? Laufräder können zweifach bis fünf­fach gekreuzt werden. Da das Hinterrad rund zwei Drittel des Gewichts tragen muss, muss das hintere Laufrad entsprechend stabil sein. Deshalb werden hier die Speichen gekreuzt. Generell gilt: Je mehr Speichen ein Laufrad braucht, desto größer muss die Kreuzungs­anzahl sein. Zumindest am Hinterrad muss ein Teil der Speichen schräg von der Nabe zur Felge laufen. Erst wenn die Nabe sich weit genug verdreht hat, würden die Speichen die Felge in Fahrt bringen. Deshalb werden die Speichen an der Nabe abge­winkelt und über Kreuz zur Felge geführt.

Gekreuzte Laufräder

Gekreuzte Laufräder, die man auch semit­angential nennt, besitzen ein markantes Kreuzungs­muster. Wenn beispiels­weise ein Rad dreifach gekreuzt ist, heißt das, dass eine Speiche drei andere Speichen kreuzt, die sich auf der gleichen Seite der Nabe befinden. Die meisten Laufräder sind dreifach gekreuzt. Je größer ein Laufrad belastet werden soll, desto mehr sollten die Speichen sich kreuzen.

Vorteile: Gekreuzte Laufräder sind stabil oder neigen weniger zu Verformung des Laufrades. Die gekreuzten Speichen stützen sich am Kreuzungs­punkt gegen­seitig ab. Spannungs­unterschiede und damit Verschleiß und Bruchrisiko werden dadurch geringer. Die hohen Kreuzungs­zahlen haben zur Folge, dass sie den hohen Drehmomenten beim Treten besser widerstehen.

Nachteile: Gekreuzte Speichen sind in der Regel länger. Dadurch steigt normaler­weise auch das Gewicht der Laufräder. Allerdings hängt das Gewicht auch entscheidend von der Anzahl der Speichen ab. Mit der Zahl der Kreuzungen nimmt auch auch die Seiten­steifig­keit ab – und damit die Spur­stabilität.

Radiale Laufräder

Bei radial einge­speichten Rädern verlaufen die Speichen direkt ohne eine Kreuzung von der Nabe zur Felge. Wie Sonnen­strahlen streben die Speichen von der Fege weg. Deswegen werden radial gespeichte Laufräder auch Sonnenräder genannt.

Vorteile: Radial einge­speichte Räder sind seiten­stabiler als gekreuzt gespeichte. Auch bei der Festig­keit gegen­über Gewichts­belastungen liegen Räder mit Radialspeichen vorn. Zudem sehen sie nicht nur gut aus, sie haben auch einen kleinen aerodyna­mischen Vorteil.

Nachteile: Da die Speichen mit einem kleineren Winkel in der Felge sitzen, besteht eine größere Gefahr, dass sich die Nippel lösen. Und dass die Speichen leichter an der Nabe ausreißen. Generell sind radiale Laufräder in der Lauf­richtung weniger stabil. Ein Antriebsrad verdreht sich bei jedem Pedaltritt, gekoppelt mit stark wechselnder Speichenspannung. Deshalb werden Sonnenräder haupt­sächlich am nicht so stark belasteten Vorderrad einge­setzt. Ausnahme Renn­räder: Radialspeichung links für die höhere Seiten­steifig­keit und geringeres Gewicht, Tangentialspeichung rechts für bessere Antriebs­eigenschaften.

Billige Laufräder oft unnötig schwer

Trotz der oft zu geringen und ungleich­mäßigen Speichenspannung und der Verwendung einfacher gerader Speichen sind auch billige Laufräder meist ausreichend stabil. Die Hersteller setzen vergleichs­weise massive Felgen ein und verbinden sie durch 32 oder gar 36 Speichen mit der Nabe. Bei halb­wegs anständiger Montage hält das auch ohne optimale Speichenspannung. Solche Lauf­radsätze sind jedoch unnötig schwer. Für ein Trekkingrad können die Räder (ohne Reifen, Schnell­spanner und Ritzel) locker drei Kilogramm wiegen. Ein optimierter Lauf­radsatz wiegt bei ähnlich hoher Belast­barkeit kaum mehr als die Hälfte.

System­laufräder: Leicht, aerodyna­misch günstig, belast­bar

Vor allem in modernen Renn­rädern und Mountain­bikes sind sogenannte System­laufräder im Einsatz. Sie bestehen aus exakt aufeinander abge­stimmten Naben, Speichen und Felgen, die meist auch mit spezieller Fertigungs­technik montiert werden.

Vorteile: Je nach Einsatz­zweck sind sie besonders leicht, aerodyna­misch günstig oder besonders belast­bar. Auf ihrem Spezial­gebiet sind sie herkömm­lichen Laufrädern in der Regel über­legen.

Nachteile: Reparaturen sind schwieriger und machen spezielle, oft teure Ersatz­teile und Werk­zeuge nötig. Während klassische Laufräder mit 32 oder 36 Speichen auch nach dem Riss einer Speiche meist noch benutz­bar sind, verformen sich System­laufräder mit geringerer Speichenzahl in der Regel so stark, dass sie nicht mehr fahr­bar sind.

Welche Laufradgröße ist für wen die richtige?

Für welche Größe man sich entscheidet, hängt von den Vorlieben und Einsatz­gebieten ab. 26-Zoll-Räder seien weniger anfäl­lig für „Achter“ als 28-Zoll-Räder, heißt es, Doch das stimmt so nicht, denn die Stabilität hängt auch von der Länge und Anzahl der Speichen ab – und davon, wie oft sie sich kreuzen. 29-Zoll-Räder sind 28-Zoll-Räder mit großem Reifenquer­schnitt. Sie laufen bei Fahrten über Stock und Stein ruhiger als 26-Zoll-Räder, sind aber nicht so wendig und lassen sich wegen der größeren und weiter außen liegenden Masse nicht so gut beschleunigen. 29-Zoll-Räder kommen vornehmlich bei Mountain­bikes zum Einsatz. Die Größe der Laufräder sollte auch von der Größe der Fahrerin oder des Fahrers abhängig abhängig gemacht werden. Ein Zwei-Meter-Mann ist mit einem 28-Zoll-Rad besser bedient als mit einem 26er. Generell kann man sagen, dass ab einer Größe von 1,80 m der Fahrer in der Regel besser zu einem 28er oder 29er Rad greift. Doch die absolute Körpergröße allein ist nicht entscheidend, es kommt auch darauf an, wie sich Größe des Oberkörpers und Beinlänge zueinander verhalten.