Die Idee, ein Rad ohne Speichen zu bauen und es irgendwie an der Felge zu "lagern" und anzutreiben, ist nicht neu. Es gab seitdem immer wieder Versuche speichenlose Motor- und Fahrräder zu konstruieren. Allerdings machen Lagerung und Antrieb es so kompliziert, dass die Kosten der Herstellung und die Wartung den geschäftlichen Erfolg verhindern.
Konventionelle Laufräder: Ein Überblick
Ein Fahrrad wirkt auf den ersten Blick simpel, doch in seiner Konstruktion stecken viele spannende technische Details. Eine der auffälligsten Komponenten sind die Speichen in den Laufrädern - sie sind nicht nur ein markantes optisches Merkmal, sondern vor allem entscheidend für Stabilität, Sicherheit und Fahrdynamik.
Viele Fahrradfahrerinnen und Fahrradfahrer wissen zwar, dass Speichen vorhanden sind, aber selten, warum gerade dieses filigrane System aus dünnen Metallstäben zum Einsatz kommt und nicht etwa ein massives Rad wie bei einem Auto. Im Gegensatz zu massiven Bauteilen arbeiten Speichen ausschließlich auf Zug - sie ziehen die Felge zur Nabe und halten so das Rad stabil zusammen.
Die auf Zug belasteten Speichen erfahren im Betrieb eine elastische Längenänderung. Darum müssen die Speichen soweit vorgespannt sein, dass das System die kurzzeitige Dehnung kompensieren kann. Die am unteren Teil entlasteten Speichen dürfen sich nicht vom Felgenboden abheben.
Die Anzahl der Speichen und ihre Anordnung bestimmen maßgeblich, wie steif und wie langlebig das Laufrad ist. Weniger Speichen machen das Laufrad leichter und aerodynamisch besser. Typisch für Rennradlaufräder sind heute 20 bis 24 Stahlspeichen.
Je nach Einsatzbereich braucht Dein Laufradsatz unterschiedliche Eigenschaften, um den Belastungen problemlos standzuhalten: Dein MTB-Laufrad muss jede Menge Schläge wegstecken können. Laufradsätze fürs Rennrad sollten leicht, steifen und aerodynamisch sein. Gravel-Laufräder bilden meist einen cleveren Mix aus den beiden Welten MTB und Rennrad.
Druckspeichenrad vs. Zugspeichenrad
Wir kennen am Fahrrad zwei grundlegend unterschiedlich funktionierende Laufradkonstruktionstypen. Das Druckspeichenrad folgt dem Prinzip hölzerner Kutschenräder aus dem Mittelalter: Die einwirkenden Kräfte stützen sich von der Nabe in wenigen dicken Speichen nach unten zur Felge ab. Diesem Prinzip folgen auch noch modernste Drei-, Vier- oder Fünfspeichenlaufräder aus Carbon, wie sie am häufigsten im Triathlon- oder Aero-Bereich Verwendung finden.
Die überwältigende Mehrzahl der Laufräder am Fahrrad ist jedoch als Zugspeichenrad mit deutlich mehr Speichen konstruiert. Die Systemmasse und alle fahrdynamischen Einwirkungen hängen förmlich mit der Nabe an (dem oberen Teil) der Felge. So bietet das Rad das optimale Gewichts-Stabilitäts-Verhältnis.
Die Stärke des Speichengeflechts
Speichen aus dünnem Draht sind deutlich stärker auf Zug als auf Druck belastbar. Die Felge ist hingegen recht druckstabil. Die auf Zug belasteten Speichen erfahren im Betrieb eine elastische Längenänderung. Darum müssen die Speichen soweit vorgespannt sein, dass das System die kurzzeitige Dehnung kompensieren kann.
Bei ausreichender Vorspannung aller Speichen verteilen sich so die Belastungsspitzen beim Sprinten, Springen und Vollbremsen gleichmäßig auf alle Last-tragenden Speichen. Trotzdem solltest Du es mit der Speichenspannung nicht übertreiben.
Sollte eine Speiche brechen, sind die anderen Speichen zunächst in der Lage, die auftretenden Kräfte zu kompensieren. Dies kann aber auf Dauer zu einer Überlastung der benachbarten Speichen führen, weshalb die beschädigte Speiche alsbald ersetzte werden sollte.
Vertikale und Seitliche Kräfte
Vertikale Kräfte wirken etwa auf das Laufrad, wenn Du auf Dein Fahrrad aufsteigst: Über die Ausfallenden im Rahmen wird diese Kraft in die Nabe geleitet und hängt so im Speichengeflecht am oberen Felgenbogen. Nach unten zeigende Speichen werden dabei leicht entlastet.
Seitliche Kräfte treten beim Kurvenfahren oder im Wiegetritt stark auf, aber auch schon bei der Sinus-Pendelbewegung, mit der Du geradeaus fährst. Deine Laufräder nehmen diese Kräfte mit der seitlichen Abstützung der Speichen auf.
Radial vs. tangential
Bei radialer Einspeichung stellt die Speiche die kürzeste und direkte Verbindung zwischen Nabe und Felge dar - ihre gedachte Verlängerung fluchtet durch den Mittelpunkt der Radachse. Radiale Laufräder sind darum seitenstabil und leicht. Bei der Aufnahme der tordierenden Drehmomente durch Beschleunigen oder Bremsen (Scheibenbremse, Rücktritt) hilft die radiale Speichung nur wenig, da sie nur geringe torsionale Kräfte übertragen kann.
Um Rotationskräfte besser aufzunehmen, müssen die Speichen flacher in der Nabe ankommen. Ideal wäre ein rechter Winkel zu einer Linie, die die Achsmitte schneidet. Dabei fungiert der Nabenflansch als Hebel: Je größer der Flanschdurchmesser, desto stabiler ist das Laufrad.
Speichenlose E-Bikes: Eine Alternative?
Es gibt seitdem immer wieder Versuche speichenlose Motor- und Fahrräder zu konstruieren. Lagerung und Antrieb machen es aber so kompliziert, daß die Kosten der Herstellung und die Wartung den geschäftlichen Erfolg verhindern.
Die Idee ist nicht neu ein Rad ohne Speichen (ORBITAL-Räder)zu bauen und irgendwie an der Felge zu "lagern" und anzutreiben. Dreck auf der Felge kommt ins Lager und den Antrieb. Ein sich drehendes Rad ist ein Kreisel. Damit Kreisel drehstabil sind, müssen sie präzisieren können.
Hat aus technischer Sicht nur Nachteile (höhere Belastung der Lager, höheres Gewicht, größere Reibung, Felge muss sehr viel stabiler ausgelegt werden) aber sieht wenigstens toll aus.
Reevo ist zwischen Bimoz- Motor und Superstrata -3Druck am nächsten bei der Möglichkeit einer echten Lieferung. Auch wenn das Produkt technisch keinen Sinn und nur Nachteile hat.
Mögliche Nachteile Speichenloser E-Bikes
- Erhöhte Belastung der Lager: Die Lager müssen die gesamte Last und die auftretenden Kräfte aufnehmen.
- Höheres Gewicht: Die Konstruktion kann schwerer sein als bei herkömmlichen Speichenrädern.
- Größere Reibung: Die Reibung in den Lagern könnte höher sein.
- Komplexere Wartung: Die Wartung und Reparatur könnten komplizierter und teurer sein.
Weitere Aspekte
Die Entwicklung wird analog dem Auto sein und zu immer stärkerer Werkstattbindung führen. Eine Fahrradeigenschaft ist die einfache Reparierbarkeit durch Jedermann (zumindest im Idealfall). Derzeit überbieten sich die Hersteller darin genau das zunichte zu machen.
Moderne, robuste, aber auch leichtere Materialien in Kombination mit dem Trend zu immer breiteren Felgen haben die Stabilität der Felgen wesentlich erhöht. Hohe Felgenprofile sind verwindungssteifer als flache.
Je höher und/oder je breiter die Felge ausfällt (besonders bei z.B. Rennrad-Hochprofil-Felgen und breiten MTB-Felgen), desto steifer fällt sie auch aus.
Fazit
Speichenlose E-Bikes sind ein faszinierendes Konzept, das jedoch mit einigen technischen Herausforderungen und potenziellen Nachteilen verbunden ist. Während sie optisch ansprechend sein können, müssen sie sich in Bezug auf Stabilität, Gewicht, Wartung und Kosten erst noch beweisen.
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