Fahrradreifen mit Speichen: Aufbau und Funktion

Speichen sind ein essenzielles Bestandteil in einem Laufrad, ob nun am Rennrad oder City-Bike. Sie verbinden Nabe und Felge zu einem Rad. Fahrradspeichen sind in verschiedenen Längen, Formen und Materialien erhältlich. Auch in der Qualität existieren mitunter starke Unterschiede.

Grundlagen des Laufradbaus

Ein Laufrad besteht von innen nach außen aus einer Nabe, einer Anzahl Speichen mit Speichennippeln und einer Felge. Wie sorgfältig diese Bauteile ausgesucht und miteinander kombiniert werden, entscheidet über die Lebensdauer des Rads.

Heute gibt es eine Menge guter fertiger Laufräder oder Systemlaufräder zu kaufen, weshalb nicht mehr jeder Laden automatisch selbst welche baut. Systemlaufräder gibt es in leicht, steif, robust oder preiswert. Sie zeichnet allerdings oft die Verwendung herstellergebundener Bauteile aus. Man ist dann bei einem Defekt auf das konkrete Bauteil angewiesen. Hier muss ein Laufrad für viele Menschen gut passen. Wenn Du Dein individuelles Laufrad baust, kannst Du es ganz auf Deine Bedürfnisse abstimmen. Der Aufwand ist allerdings größer.

Die Funktion der Speichen

Die Funktion der Speichen ist die bereits genannte Verteilung von Druck und Gewicht auf die Felge. Wenn das Laufrad sich dreht, tragen die obersten Speichen jeweils die größte Last. Bei zu wenig Spannung wechselt ihr Zustand permanent zwischen extremer Be- und Entlastung.

Speichenräder haben bereits seit etwa 2000 v.Ch. ihren Platz und ihre Funktion in der Geschichte der modernen Menschheit gefunden. Ihre simple Bauweise hat sich bis in die heutige Zeit vom Grundsatz her nicht verändert. Speichen verbinden die Nabe und die Felge miteinander. Fahrradspeichen besitzen an einem Ende ein Gewinde, das rund zwei Millimeter lang ist. Auf diesem Gewinde ist der Speichennippel geschraubt, der die Speiche mit der Felge verbindet. Am anderen Ende bildet die Speiche einen Bogen von etwa 95 Grad. Dort befindet sich der Speichenkopf, geformt wie eine Linse.

Materialien und Bauweisen von Speichen

In der Antike wurden die ersten Speichen aus Material wie Bronze oder später auch Holz hergestellt. Mittlerweile ist rostfreier Edelstahl im Speichenbau für Fahrräder das am meisten genutzte Material. Bei günstigeren Speichen für das Fahrrad wird teilweise auch verchromter oder verzinkter Stahl verwendet, der allerdings vor allem durch Wettereinflüsse anfällig ist. Fahrradspeichen aus Carbon oder Titan sind eine weitere Variante.

Bei Naben und Speichen ist sich die Fahrradindustrie nahezu einig: Nabenkörper werden aus Aluminium und Speichen aus Stahl hergestellt. Es gibt vereinzelt auch Speichen aus Aluminium, Titan, Carbon oder Textilfasern, oder Naben mit Carbonteilen; aber am großen Markt spielen sie kaum ein Rolle.

Die Speiche ist ein Draht aus Stahl; ihre Anzahl und Vorspannung ergeben die Stabilität des Laufrads. Herkömmliche Speichen sind J-förmig, haben also ein gebogenes Ende mit flachem Speichenkopf, das durch ein Loch im Flansch der Nabe gefädelt wird. Das andere Ende der Speiche ist mit einem Gewinde versehen, auf das der Nippel aufgeschraubt wird. Die Speiche ist quasi eine Schraube und der Nippel eine Mutter. Naben ohne klassischen Flansch benötigen sogenannte Straightpull-Speichen, die einer Schraube noch ähnlicher sind, weil sie keinen Bogen aufweisen und gerade in den Speichensitz der Nabe eingefädelt werden.

Die Qualitäts-, Preis- und Gewichtsunterschiede von Speichen finden sich in ihrer Form und Stärke. Üblicherweise sind Fahrradspeichen am Kopf und am Gewinde 2 Millimeter stark. Man spricht von Glattspeichen, wenn sie durchgängig von derselben Stärke sind (z. B. DT Swiss Champion oder Sapim Leader.

Dickendspeichen sind ebenfalls eine verbreitete Speichenvariante und sehr oft in einem Laufrad verbaut. Hier verfügt der Speichenbogen über eine separate Verstärkung. Dadurch sinkt die Gefahr für einen Speichenbruch, weil der Bogen meist die Schwachstelle einer Fahrradspeiche ist.

Bei sogenannten Eindickendspeichen (z. B. DT Swiss Alpine III) wird der Speichenbogen verstärkt. Bei Sportlaufrädern werden meist sogenannte Doppeldickendspeichen verwendet, die im langen, graden Teil schlanker werden, wie etwa bei der DT Swiss Competition und der Sapim Race (beide 2,0-1,8-2,0 mm) oder der DT Swiss Revolution (2,0-1,5-2,0 mm).

Während die bisher genannten Speichen einen runden Querschnitt haben, gibt es auch sogenannte Messerspeichen mit ovalem Querschnitt (z. B. Sapim CX-Ray). Sie weisen ab 35/40 km/h bessere Aerodynamik auf und sind durch die Bearbeitung ein wenig dauerhaltbarer.

Speichennippel

Der Nippel hat innen ein Gewinde und wird auf die Speiche geschraubt. Dafür wird er von außen durch die Felge auf die Speiche gesteckt und mit dem Kopf gegen den Felgenboden verschraubt. Zur leichteren Montage haben die meisten Nippel einen Schlitz im Kopf, manche Nippelköpfe sind auch mit einem Sechskant versehen oder haben die Form eines Innensechsrund-Schlüssels, auch Torx genannt. Der Vierkant, an dem man den Speichenschlüssel ansetzt, hat standardmäßig das Maß 3,23 Millimeter - alte Laufräder können andere Maße aufweisen.

Nippel gibt es aus Messing und aus Aluminium. Während Alu-Nippel zwei Drittel leichter sind als Messingnippel, sind letztere korrosionsresistenter, empfehlen sich also für Ganzjahres-Stadträder oder Wintertrainingsmaschinen. Es gibt Nippel außerdem in verschiedenen Längen. Am häufigsten werden 12-Millimeter-Nippel verwendet. Längere Nippel (14, 16 mm) bieten theoretisch mehr Gewindegänge zum Halt oder Ausgleich bei kürzeren Speichen.

Die Nabe

Die Nabe sitzt im Zentrum des Rads, nimmt die Speichenköpfe auf und leistet die eigentliche Dreharbeit. Bei herkömmlichen Naben sitzen die Speichen in den Flanschen der Nabe, das sind die beiden tellerförmigen höchsten Stellen. Bei Straightpull-Systemen bildet der Flansch keinen Teller und hat einen deutlich kleineren Durchmesser. Die beiden Flansche einer Nabe können den gleichen oder unterschiedliche Durchmesser haben.

Der Abstand der Flansche zueinander bestimmt (neben dem Felgendurchmesser ERD, siehe unten) den Speichenwinkel. Je flacher der Speichenwinkel, desto stabiler wird das Laufrad, weshalb Naben in den letzten Jahren breiter wurden.

Vorderradnaben für Felgenbremsen sind symmetrisch; bei Scheibenbremsnaben braucht die Bremsscheibe linksseitig Platz, weshalb der linke Flansch eingerückt wird. Hinterradnaben sind viel öfter asymmetrisch, da sie antriebsseitig der Kassette Platz machen müssen. Symmetrische Hinterradnaben finden sich an Singlespeed- oder Bahnrädern.

Die Felge

Die Felge nimmt innen die Speichennippel und außen den Reifen auf. Felgen für Felgenbremsen weisen eine Bremsflanke auf und verschleißen mit der Zeit, Felgen für Scheibenbremsen können ohne diese Funktion konstruiert werden, sind daher leichter und leben theoretisch länger. Keinesfalls darfst Du Scheibenbremsfelgen mit Felgenbremsen kombinieren!

Felgen waren früher oft aus Stahl, werden mittlerweile meist aus Aluminium und immer öfter aus Carbon hergestellt. Alu-Felgen sind dabei günstiger und Carbonfelgen präzise nach der gewünschten Steifigkeit oder Flexibilität konstruierbar. Aluminium lässt sich zudem farbig eloxieren und macht so individuellen Gestaltungsspielraum bei Laufrädern möglich.

Speichenbruch: Ursachen und Lösungen

Irgendwann ist es soweit. Das eine Speiche bricht, lässt sich langfristig kaum vermeiden. Ursache dafür ist in den meisten Fällen die Ermüdung des Materials. Wenn die Speiche weniger stark genug gespannt wurde, tritt ein Bruch eher zu Tage. Wer diesem Dilemma vorbeugen möchte, verwendet am besten qualitativ hochwertige Speichen, die an den kritischen Stellen eine Verdickung aufweisen.

Wenn nur eine Speiche an der Felge bricht, ist dies meist erstmal nicht dramatisch. Man kann damit, solange sich der Reifen frei durch Rahmen und Gabel dreht noch nach Hause oder in die nächste Werkstatt fahren. Allerdings sollte dies langsam und vorsichtig geschehen. Auch unwegsames Gelände oder Schlaglöcher sollten dann umfahren oder gleich ganz vermieden werden. Andernfalls können sich weitere Fahrradspeichen lockern und am Ende brechen.

Der Speichenbogen ist die Achillesverse einer Speiche. Als Speichenbogen wird der Bereich bezeichnet, der im Flansch der Nabe eingefädelt wird. Ein Bruch der Speiche entsteht in der Praxis fast immer am Speichenbogen. Der Grund: Beim Fahren wird der Bogen durch eine permanente Be- und Entlastung und das damit verbundene, geringfügiges und ständiges Aufbiegen stark belastet.

Neben der hauptsächlich mechanischen Ursache eines Bruches kann es bei Speichen auch zu teils starken Qualitätsschwankungen bei der Fertigung kommen. Denn der Werkstoff der Speichen kann, durch die Säurebehandlung vor der Oberflächenveredelung, spröde werden. Auch kann es beim Zulieferer des Speichenherstellers zu Schwankungen bei der Qualität der Legierung kommen.

Das Risiko eines Speichenbruchs am Speichenbogen wird durch die Verwendung von Markenspeichen wie DT Swiss oder Sapim verringert.

Maßnahmen zur Vermeidung von Speichenbrüchen

• Veränderung des Durchmessers: Ein dünnerer Mittelteil sorgt dafür, dass sich die Speiche minimal dehnen kann, um Stressspitzen aufzufangen. Ein dickerer Speichenbogen ist stabiler.
• Verwendung von Speichen mit angepassten Speichenbogenmaßen: Die Speichenbogenmaße müssen auf den Nabenflansch und die Speichenlöcher abgestimmt werden.
• Wahl der Felge: Eine Felge mit axialem Versatz der Speichenlöcher kann die Belastung am Speichenbogen massiv verringern.
• Hohe Speichenspannung: Das Laufrad sollte so zentriert werden, dass alle Speichen mit einer tendenziell hohen Spannung eingebaut werden.
• Korrekte Speichenlänge: Eine einfache Lösung, um der Kerbwirkung des Gewindes entgegenwirken zu können, können aber auch schon 2mm länger Speichen in Kombination mit etwas weniger Speichenspannung sein.

Wartung und Reparatur

Es ist zunächst immer eine gute Sache, wenn ständig eine Ersatzspeiche griffbereit liegt. So bist du im Ernstfall bei einem Speichenbruch immer gut gerüstet, um Schaden schnell zu beseitigen und die defekte Speiche auszutauschen. Ein Speichenwechsel ist am Vorderrad leichter zu bewerkstelligen als am Hinterrad. Nach dem Wechsel einer Speiche wird das Rad neu zentriert, damit es anschließend wieder anständig rollt.

Baue deshalb das Rad erst komplett aus dem Fahrradrahmen aus und nehme auch den Reifen mit dem Schlauch ab, bevor die Speiche ausgetauscht wird. Nach dem Ausbau des Laufrads drehst du die gebrochene Speiche aus der Bohrung der Fahrradnabe und dem Nippel heraus. Danach setzt du die neue Speiche ein. Erst führst du den gebogenen Speichenkopf durch das Loch in der Nabe. Anschließend verbindest du das andere Ende der Speiche mit dem Nippel, indem du die Hülse des Nippels durch die Bohrung in der Felge lotst. Wenn du gleich mehrere Speichen wechseln möchtest, achte darauf, dass alle in ihrer richtigen Position montiert werden.

Benötigtes Werkzeug

Was brauchst du, um eine Radspeiche problemlos auszutauschen? Je nach Variante der Fahrradspeiche und des Laufrads verwendest du einen Sechskantschlüssel oder einen Schlitzschraubenzieher. Außerdem ist es sinnvoll, das Laufrad fest in einen Schraubstock einzusetzen, damit es beim Tausch und Zentrieren der Radspeichen nicht wackelt.

Zentrieren des Laufrads

Wenn du nach dem Einspeichen kontrolliert hast, ob alle Speichen richtig sitzen, gleichmäßig angeordnet sind und keine Speiche aus der Reihe tanzt, kannst du das Laufrad neu zentrieren und dabei alle Speichen festziehen. Für das Zentrieren der Fahrradspeichen benötigst du ein spezielles Werkzeug, den Speichenschlüssel. Am einfachsten lässt sich ein Laufrad zentrieren, wenn es wie bereits erwähnt in einem Schraubstock oder einem speziellen Zentrierständer eingespannt ist.

Wird es nun leicht in Drehung gebracht, ist meistens eine Unwucht zu beobachten. Es handelt sich dabei um einen sichtbaren Ausschlag der Speichen und ähnelt vom Verlauf einem Bogen. Es hilft, diese Speichen zu markieren. Zur Beseitigung der Unwucht spannst oder entspannst du einige Fahrradspeichen. Verläuft der Bogen nach rechts, spannst du die Speichen kräftiger an, die zum linken Nabenflansch führen. Das Spannungsverhältnis wird in der Praxis mit dem Speichenschlüssel dort eingestellt, wo die Unwucht beginnt. Dann arbeitest du dich in Gegenrichtung der Unwucht weiter vor.

Produktübersicht: Speichen und Zubehör

Hier ist eine Übersicht einiger im Artikel erwähnten Speichen und Zubehörteile mit ihren jeweiligen Eigenschaften und Preisen:

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