Umbau einer Dreiradachse: Eine umfassende Anleitung

Dieser Artikel befasst sich mit dem Umbau einer Achse an einem Dreirad, wobei verschiedene Aspekte des Selbstbaus beleuchtet werden. Von der Auswahl der richtigen Komponenten bis hin zur Konstruktion des Rahmens werden zahlreiche Tipps und Tricks vorgestellt.

Ausgangssituation

Oftmals steht man vor dem Problem, ein schwergängiges Dreirad zu besitzen und überlegt, ob ein Austausch der Räder gegen größere Modelle (16 oder 20 Zoll) möglich ist. Im Idealfall sollen die Hinterräder scheibengebremst werden, und eine kleine Gangschaltung wäre wünschenswert. Die Achsenstärke beträgt in diesem Fall 19mm, was die Suche nach passenden Naben erschwert. Eine Achse mit 20mm Durchmesser würde die Auswahl erheblich erleichtern.

Möglichkeiten bei 20mm Achsenstärke

Bei einer Achsenstärke von 20mm eröffnen sich diverse Optionen. Es können Hope-Naben, Shimano-Naben und viele andere Steckachsen aus dem MTB-Bereich verwendet werden.

Aufwand und Alternativen

Der Umbau kann jedoch aufwändig sein und dennoch ein uneffizientes Fahrzeug zur Folge haben - nur eben mit Scheibenbremsen, die für die erreichbaren Geschwindigkeiten überdimensioniert sein dürften. Wenn man sich diesen aufwändigen Umbau zutraut, sollte man lieber neu bauen, da dies fast einfacher sein könnte. Alternativ kann man auf dem Gebrauchtmarkt nach einem passenden Dreirad suchen.

Zweck des Umbaus

Der Zweck eines solchen Umbaus ist oft nicht die Nutzung als Tourenmaschine, sondern eher für kurze Strecken wie den Weg zum Kindergarten oder zum Brötchen holen. Es geht um den Spaß und das Wiederaufleben des Kindheits-Kettcar-Feelings.

Lenkung

Beim Eigenbau ist die Lenkung ein wichtiger Aspekt. Eine Lenkradlenkung ist oft gewünscht, um das Kindheits-Kettcar-Feeling zu erhalten. Die Einführung des Lenkrads in der Automobilgeschichte beruht auf der Notwendigkeit einer Übersetzung bei größeren und schwereren Fahrzeugen.

Selbstbau eines Lastenrades

Wer über den Selbstbau eines solchen Fahrrades einmal nachgedacht hat wird aber bald auf das Problem gestoßen sein, dass eine zweirädrige Hinterachse benötigt wird, die sich grundlegend von den in der Fahrradtechnik üblichen und verfügbaren Bau-Teilen unterscheidet. Bei Kurvenfahrt müssen sich die beiden Hinterräder auch unterschiedlich schnell drehen können. Dies verkompliziert eine durchgehende Hinterachse zusätzlich. Beim Entwurf dieses Lastenfahrrades habe ich deshalb versucht, das Problem der Hinterachse zu umgehen und ausschließlich mit einfachen und überall verfügbaren Fahrradkomponenten auszukommen. Auf diese Art ist es möglich auch aus gebrauchten Rädern und Fahrradteilen aus dem Schrott ein gut funktionierendes Lastenrad zu bauen.

Schweißen als Verbindungstechnik

Entgegen anderen Bauanleitungen zum Selbstbau von Fahrrädern ohne die Notwendigkeit zum Schweißen ist für den Bau dieses Lastenrades ein Schweißgerät notwendig. Das Schweißen ist sicherlich die belastbarste Verbindungsmöglichkeit für die Metallteile eines Fahrradrahmens. Zugegeben ist die Anschaffung eines guten Schweißgerätes eine nicht gerade billige Angelegenheit. Wer aber erst einmal die Vorzüge dieses einfachen und auch schnell erlernbaren Verfahrens kennengelernt hat, wird bald keine Lust mehr auf fummelige Klemm- und Schraubverbindungen haben, die sich ewig los rütteln oder bei Belastung die Rahmenrohre einknicken lassen. Wer hier nicht investieren kann oder will und auch keinen guten Freund hat, der so ein Gerät besitzt, dem sei der Weg zu einer „Offenen Werkstatt“ empfohlen, wo man unter Gleichgesinnten einfachen Zugang zu diesem Werkzeug hat oder wo auch entsprechende Kurse angeboten werden. Alle Fahrradrahmen, die in unseren Workshops entstehen werden mit einem sogenannten MAG Schutzgasschweißgerät geschweißt. Das preisgünstigere Verfahren des Elektroden-Schweißens ist für die dünnwandigen Rohre eines Fahrradrahmens nicht geeignet.

Rahmenaufbau

Der Aufbau des Rahmens geht am einfachsten wenn man eine Möglichkeit hat die Fahrrad Rahmenteile in stabiler Lage zueinander festzuklemmen. In unseren Workshops hat sich hierfür die selbstgebaute BikeBench sehr gut bewährt.

Benötigte Teile:

  1. Einen vollständigen Fahrradrahmen mit Vorderrad-Gabel, Lenker, Bremse, Sattel und Pedalen für das Vorderteil des zukünftigen Lastenrades. Ein stabiler Damenradrahmen mit tiefem Einstieg erleichtert das spätere Aufsteigen aufs Lastenrad. Die Laufradgröße ist beliebig und hängt vom Geschmack des Fahrradbauers ab.
  2. Zwei möglichst gleiche Fahrrad-Rahmen Hinterbau-Dreiecke mit den Ausfallenden für die Hinterräder, Sattelrohr und Tretlagergehäuse. Der vordere Teil der Rahmen wird nah am Sattelrohr, bzw. am Tretlager abgesägt. Man wird feststellen, wie schwer es ist zwei annähernd gleiche Fahrradrahmen zu finden um an solch ein Pärchen zu gelangen. Zumindest die Laufradgröße der Rahmendreiecke und der Abstand vom Tretlagergehäuse zur Radachse sollte etwa gleich lang sein. Gut ist es auch, wenn der Winkel des Sattelrohres zu den beiden unteren Streben gleich ist. Weniger wichtig ist die Übereinstimmung der Länge des Sattelrohres und die Länge und der Winkel der hinteren beiden Stützrohre.
  3. Ein zusätzliches Tretlagergehäuse mit den beiden unteren Streben. Die Rahmenrohre und die beiden Ausfallenden werden abgesägt. Dieses Teil wird für die Konstruktion des Antriebs benötig.

Das Rahmenvorderteil wird über dem Mittelholm der BikeBench montiert. Wir klemmen die Ausfallenden der Gabel auf die Achszapfen der Vorderrad Gabelstütze. Der Hinterbau wird auf der Ständerbefestigungsplatte aufgestützt und in der richtigen höhe fixiert. Da bei einen Dreirad keine Kurvenneigung zu berücksichtigen ist, kann die Tretlagerhöhe etwas geringer gewählt werden, als normal.

Vor der Montage der Hinterradaufhängungen auf der BikeBench ist zu überlegen, wie breit das fertige Fahrzeug werden soll. Hier muss ein guter Kompromiss aus gewünschter Ladekapazität des zukünfitgen Lastenrads und seiner Verkehrstauglichkeit gefunden werden.

Breite des Lastenrades

Bei meinem Entwurf gehe ich davon aus, dass mit dem Lastenrad eine Waschmaschine oder ein Kühlschrank transportiert werden soll. Ein Standartmaß für solche Geräte ist 60cm Breite. Für diese Ladebreite bleibt die Gesamtbreite des Lastenrads dann unter einem Meter, so dass es auch auf Fahrradwegen noch zu fahren ist. Bei Bedarf kann dieser Vorschlag natürlich auch abgewandelt werden.

Die Hinterbau Dreiecke werden beidseitig auf den Querholmen der BikeBench montiert. Wichtig ist hier die symmetrische und parallele Anordnung der beiden Seiten. Die beiden Tretlagergehäuse sollen genau zueinander fluchten. Die gedachte Mittelachse zwischen den beiden Tretlagern soll XXX mm hinter der Tretlagerachse des Fahrrad Vorderteils liegen. Dieser Mindestabstand ist nötig, damit man später beim Treten nicht mit den Fersen an die Antriebsachse anstößt. Rohrabschnitt von XXXmm Länge als Abstandshalter zwischen die glatten Ender der Tretlagerhälften klemmen (Schraubstock oder Schraubzwinge). Dann im Abstand von 100 mm ein Rohrstück (Durchmesser 15 bis 20 mm) einpassen und als feste Verbindung anschweißen. Hier ist nach entfernen des Abstandshalters die spätere Position des Kettenrades dargestellt. Man sieht den notwendigen Abstand zum Verbindungsrohr. um Positionieren des Antriebs Tretlagers am Dreirad-Rahmen wird eine Stange (z.B. ein Besenstiel) durch die Tretlagegehäuse gesteckt. Diese Stange wird dabei so lange mit Papier oder Klebeband umwickelt, bis ihr Durchmesser genau in die Innendurchmesser der Tretlagergehäuse passt.

Darauf achten, dass die Oberseite des Antriebs-Achsgehäuses auch wirklich oben bleibt, sonst sind die Innengewinde zur Montage des Tretlagers auf der falschen Seite. Antriebs-Achsgehäuses. Die Stummel der Hinterbau-Streben müssen nun etwas nach unten gebogen werden, so dass sie genau waagerecht in Richtung des Antriebs-Achsgehäuses weisen. Dann werden auch die Streben des Antriebs-Achsgehäuses so gekürzt, dass ihre Enden genau an die Stummel der vorderen Hinterbau-Streben anstoßen. In dieser Position werden die Streben verschweißt. Nun kann der Besenstiel wieder entfernt werden. Eine zusätzliche Querstrebe wird noch zwischen die oberen Hinterbau-Streben des Vorderrad Rahmens geschweißt (Abstand vom Antriebs-Achsgehäuse 100 mm). Als Querverstrebung des Rahmens wird nun oben zwischen die beiden Sattelrohre der Hinterbau-Dreiecke ein Winkeleisen eingeschweißt. Ein zweites Winkeleisen schweißen wir unten zwischen die inneren beiden waagerechten Hinterbau-Streben.

Dieses untere Winkeleisen muss nach vorne zu der Tretlager Achskonstruktion ca. Die beiden Winkeleisen bilden zusammen die vordere Begrenzung des „Laderaums“. Günstig ist es, wenn die beiden Querstreben vertikal übereinander angebracht werden können (siehe Wasserwaage im Bild). So kann später eine einfach zu bauende, rechtwinklige Transportkiste eingebaut werden. Jetzt werden die Querstreben nach vorne abgestützt. In Höhe der oberen Querstrebe wird zwischen den drei Sattelrohren ein Dreieckrahmen aus Winkeleisen oder Rohren eingesetzt. Die untere Querstrebe wird nach vorne beidseitig zum Tretlagergehäuse-Konstruktion abgestützt.

Tretlager Achse

Wir benötigen eine Vierkant Tretlager Achse mit passenden Lagerschalen für die Tretlagergehäuse. Tretlager Achse mittig auseinander flexen. Die Eisen-Säge wäre bei diesem harten Teil zu schwach! Nun müssen wir bestimmen um wie viel die Achse verlängert werden muss. Dazu messen wir die ursprüngliche Länge des Tretlagers und die neue Gesamtlänge des Tretlager-Rohrs (siehe rote Pfeile). Die Differenz aus beiden Maßen ist der Wert der Verlängerung L. Zum Wert L addieren wir nun 4 cm und erhalten das notwendige Maß für das Achs-Verlängerungs-Rohr. Dieses sägen wir aus einem Vierkantrohr 20x20x2 mm. An beiden Enden des Rohrs wird allseitig ein 10 mm Loch gebohrt mit einem Mittelpunkts-Abstand vom Rohrende von 12mm. Nun schlagen wir das abgeflexte runden Ende eines Achsstummels genau 2 cm tief in das Ende des Vierkantrohrs. Die Löcher werden zur Fixierung der Achsstummel zugeschweißt.

Dann wird der zweite Achsstummel auf die gleiche Weise in das andere Ende des Vierkantrohrs eingeschlagen. Wenn die Achslänge stimmt, kann sie wieder ausgebaut werden um den zweite Achsstummel in den Bohrungen des Vierkantrohrs zu verschweißen. Erst dann kann die Achse endgültig eingebaut werden. Zwei Pedal-Kettenblätter für Vierkantachse. Die Pedalkurbeln werden jeweils an der Nabe abgesägt. Die Kanten an der Nabe mit der Feile etwas verrunden. Diese Kettenblätter werden nun beidseitig auf die Antriebsachse aufgeschraubt. Wenn man zwei verschieden große Kettenblätter hat, ist es vorteilhaft, das kleinere von beiden am äußeren rechten Ende der Antriebsachse zu montieren. Man erhält so eine gewisse Untersetzung des Fahrradantriebs, und kann dadurch mehr Kraft auf das Hinterrad zu bringen. Der Verlust an Geschwindigkeit ist bei der Fahrt mit einem Dreirad ohnehin kein Nachteil.

Antrieb und Schaltung

Der Antrieb funktioniert sehr gut. Hinten wird später noch die Gangschaltung in Betrieb genommen, ansonsten ist alles fertig. Die vordere ungefederte Umlenkrolle verlängert den Kettenweg und sorgt für die richtige Spannung. Durch die vordere Untersetzung kommt insgesamt ein sehr gutes Übersetzungsverhältnis heraus, das die Kiste für die unbeladenen Probefahrten richtig gut fahrbar macht.

Für die Schaltung wird ein Rapid-Fire Schaltgriff und ein langer Schaltzug (per Schlaufen verlängert) benötigt.

Bremsen

Das ausgedachte System konnte in mehreren Varianten aufgebaut werden, funktionierte aber nicht. Die nötige Vorspannung des Systems konnte nicht erzeugt werden. Die Zugerhöhung von "vorne" bewirkte, dass die Bremsen hinten zumachten, die Rückstellkraft der V-Brakes reichte nicht aus. Im nächsten Versuch wird oben kurz nach der Rolle eine Traverse mit Anschlägen für die Hüllen eingebaut, um die Züge gerade über die Rolle, dann geteilt waagerecht nach hinten zu führen. Eine Rolle wäre besser.

Weitere Details

Die Holzplatte ist auf schwarz lackiert, festgeschraubten Profilleisten. Holzbefestigung und Wetterlasur sowie Verstärkung der hinten weit überhängenden Plattform sind noch offen.

Schutzbleche hinten, zwei Gepäckträger und die Beleuchtung sind montiert. Es gab keine lastenradspezifischen Probleme. Jedoch ist die Beleuchtung doppelt dimensioniert: zwei Dynamos für 4 Lichter. Zwei Rückleuchten an den Gepäckträgern, ein zentraler großer Frontscheinwerfer und ein kleiner Zusatzscheinwerfer am Hinterbau links außen.

Die beiden hinteren Sättel sind nur zum Spaß montiert. Die Holz-Ladefläche ist fertig, wird aber nicht fest verschraubt. Je nach Bedarf sollen unterschiedliche Aufbauten, vom Sessel bis zu Mörtelwanne, befestigt werden können.

Eine kleine Box für Spanngurte usw. wird eingebaut, Werbung für die Werkstatt wird angebracht und weitere Features werden überlegt. Das grüne Lastenrad hat eine ausziehbare Ladeflächenerweiterung für leichte und lange Transportgüter bekommen.

Differential

Ein Differential wäre angebracht und auch nicht schwer zu realisieren. Der erste vorgeschlagene Bausatz scheint sogar sowas zu haben. Zumindest hat das Teil Bremsen auf beiden Seiten.

Luther ist nicht der Erste, der Dreiräder baut. Seine Erfindung hebt sich dennoch von dem ab, was andere Monteure auf die Straße rollen: Er ist der Einzige, der nur vorhandene Zweiräder aufrüstet. „Für den Kunden hat das den Vorteil, dass er weiterhin sein Lieblingsfahrrad benutzen kann“, erklärt der Springer. „Und sollte es gewünscht sein, kann jedes Teil auch wieder zurückgebaut werden.“ Luthers Dreiräder sind patentrechtlich geschützt (Gebrauchsmuster). Jedes Hinterrad wird mit einer eigenen Kette angetrieben, damit die Standfestigkeit auch in Kurven oder auf matschigem Untergrund gegeben ist. Je nach Bedarf ist zwischen den Rädern 50 bis 125 Zentimeter Platz: für einen großen Gepäckträger oder eine Ladefläche.

Die Handarbeit made in Springe hat jedoch ihren Preis: 1200 bis 1700 Euro kostet der Umbau.

Antriebskonzepte

Es gibt verschiedene Antriebskonzepte für Dreiräder:

  • Zwei Ketten, kein Differential: Jedes Hinterrad wird mit einer eigenen Kette angetrieben.
  • Ein Rad angetrieben, kein Differential: Das unabhängige Rad läuft einfach mit. Hier kann es in Gefahrensituationen zu einer Hebelwirkung kommen.
  • Getriebe mit zwei Scheibenbremsen: Scheint ein guter Mittelweg zu sein.

Differential-Kette

Die Pfautec - Räder benutzen eine spezielle Differentialkette: „Kette (e101 EPT) 1/2 X 1/8 PL 9,5mm“. Je nach Modell hat diese eine Länge zwischen 0,60 - 1,00m.

Differential - Wartung

Die Differenziale sind oft viele Jahre in drei Rädern störungsfrei eingebaut. Bei sehr hoher Beanspruchung (tägliches zurücklegen sehr langer Strecken oder sehr hohes Körpergewicht) kann man prophylaktisch einmal im Jahr das Differenzial aufschrauben und mit frischem Fett versehen. Hier reicht einfaches Wälzlagerfett. Das Fetten ist sehr einfach, sie müssen nur die Schrauben lösen und den Deckel abnehmen.

Wichtige Hinweise zur Montage und Wartung

  • Fachgerechte Montage: Lassen Sie das Differential von einem qualifizierten Fachmann installieren, um eine korrekte Funktion und Sicherheit zu gewährleisten.
  • Regelmäßige Wartung: Überprüfen Sie das Differential regelmäßig auf Verschleiß und Beschädigungen. Achten Sie auf ungewöhnliche Geräusche oder ein verändertes Fahrverhalten, die auf Probleme hindeuten könnten.
  • Originalersatzteile verwenden: Nutzen Sie ausschließlich vom Hersteller empfohlene Ersatzteile, um die Kompatibilität und Sicherheit des Differentials sicherzustellen.
  • Angepasste Fahrweise: Passen Sie Ihre Fahrweise an die Eigenschaften des Differentials an.
  • Belastungsgrenzen beachten: Überschreiten Sie nicht die vom Hersteller angegebenen maximalen Belastungsgrenzen für Ihr Dreirad.
  • Umgebungseinflüsse berücksichtigen: Fahren Sie nicht durch tiefes Wasser oder stark verschmutzte Bereiche, da Feuchtigkeit und Schmutz in das Differential eindringen und dessen Funktion beeinträchtigen können.

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