Innenlager

Außen aufgeschraubtes Lager (Hollowtech II)

Vierkantinnenlager

Mit Innenlager, auch Tretlager genannt, werden zusammenfassend die Lager am Fahrrad bezeichnet, in denen die Tretlagerwelle gelagert ist, an der wiederum die Tretkurbeln befestigt sind. Das Innenlager ist das am stärksten belastete Lager am Fahrrad. Die auf die Welle einwirkenden Kräfte übersteigen sogar die vergleichbaren Belastungen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors eines Mittelklassewagens^[1]. Der Begriff „Innenlager“ wurde durch den ehemaligen Fahrradversandhändler Brügelmann etabliert. Üblicherweise besteht ein Innenlager aus zwei Lagern, die sich in der Nähe der beiden Enden der Tretlagerwelle befinden.

Befestigung im Fahrradrahmen

Innenlager werden in das Tretlagergehäuse des Fahrradrahmens eingepresst oder eingeschraubt, wobei es unterschiedliche Gewinde gibt. Auch für die Breite des Tretlagergehäuses gibt es unterschiedliche Maße.

Fachbezeichnung	Außen- Ø der Schalen [mm]	Kurzbezeichnung	Gehäusebreite	Erklärung
BSA 1,370" x 24 tpi (selten auch I.S.O. 1,375" x 24)	34,8; Gewinde 34,8 x 1,058	ENG; BSA	meist 68 bzw 73 (oversized), seltener 83 oder 100 mm	Wird auch als „englisch“ bezeichnet; meist auf der linken Seite Rechtsgewinde und rechts Linksgewinde; sehr selten rechts Rechtsgewinde
ISIS Overdrive 48 x 1,5	48; Gewinde M 48 x 1,5	ISIS	68 oder 100 mm	vorgeschlagen als neuer Standard mit Übergröße
ITA 36 x 24 tpi	35,9; Gewinde M 36 x 1,058 bzw 1,42" x 25,4 tpi	ITA; "italienisch“	70 mm	beidseitig Rechtsgewinde
FRA 1,378" x 25,4 tpi	34,8; Gewinde M 35 x 1	FRA; "französisch“		beidseitig Rechtsgewinde; wurde bis in die 1980er Jahre verwendet; bis in die 1970er Jahre selten auch als "schweizer Gewinde" mit Linksgewinde rechts [2]
Mavic Kegel	kegelförmig 34 - ca.38			Kegel-Patrone; Reparaturlager zur Verwendung in Gehäusen mit beschädigtem Gewinde [3]
Glockenlager; Thompson	34,7 bzw 35 oder 40; selten 30, 34, 35,9 oder 37,5 (franz.) bzw 38 [4]		meist 70 mm	Schlagschalen sitzen im gewindelosen Tretlagergehäuse; Konen sitzen auf der Welle (beidseitig oder nur links geschraubt); kaum noch gebräuchlich; wurde z.B. bei Tourenrädern und Lastenrädern verwendet
Fauber; engl.: One piece cranks oder Ashtabula	51,3 - 51,5 (2.02"); evtl. auch 45	Fauber; engl.: OPC oder Pro Size	z.B. 70 mm	wie Thompson (statt Schlagschalen gelegentlich auch verschraubte Schalen); bei älteren amerikanischen oder skandinavischen sowie BMX-Rädern (mit einteiligem Kurbel-Wellen-Element) und versch. Gewinden
BB30	42	BB30	68 oder 73 mm	Kugellager werden direkt in den Rahmen gepresst. Offener Standard (ursprünglich von Cannondale eingeführt)
Specialized OS-BB	42	OS-BB	84,5 mm	Kugellager werden direkt in den Rahmen gepresst.
BB90	37	BB90	90 mm	Kugellager werden direkt in den Rahmen gepresst.
BB86,5; BB89,5 & BB92	41	Pressfit	86,5 mm (RR), 89,5 bzw. 92 mm (MTB)	Lagerschalen werden eingepresst.
Pressfit 30	46	PF30	73 mm oder 83 mm (MTB)	Lagerschalen werden eingepresst.

• ENG und FRA sind manchmal nicht eindeutig zu unterscheiden. Hier hilft nur vorsichtiges Probieren.
• Glockenlager hatten eine Vierkantaufnahme für die Kurbeln und gewölbte Staubkappen. Sie wurden abgelöst durch Thompson-Lager mit Keilbefestigung der Kurbeln und eckigen Staubkappen. Verwendet werden Kugeln mit 1/4 Zoll (6,35 mm) Durchmesser.

• rechte Lager mit Rechtsgewinde sollten mit Schraubensicherung mittelfest oder einer Kontermutter gesichert werden.
• Wellenlängen bei Innenlagern mit integrierter Welle (Patronenlager): 103 - 107 - 110 - 113 - 116 - 119 - 122 - 132; Zwischengrößen möglich
• Pressfit und BB90 sind nur für Kurbeln mit integrierter Welle vorgesehen.
• Gehäuse nach BB30 und PF30 sind für BB30-Kurbeln vorgesehen, können aber für andere Systeme reduziert werden.
• OS-BB-Tretlagergehäuse sind nicht mit BB30-Kurbeln kompatibel, können aber ebenfalls reduziert werden.

Lagertypen

Es gibt vier verschiedene Arten von Innenlagern, wobei heute meist das Patronenlager Verwendung findet. Alle Innenlagertypen sind im Prinzip Wälzlager und bestehen aus zwei Lagern, wobei sich eines am rechten und das andere am linken Ende der Tretlagerwelle befindet.

historisches Glockenlager am Tourenrad mit Kurbel auf der falschen Seite

Tretlagergehäuse

Patronenlager

Das ist der heute am meisten verwendete Lagertyp bei Fahrrädern. Die beiden Wälzlager werden vom Hersteller zusammen mit der Tretlagerwelle in einen Zylinder (Patrone) eingesetzt, justiert und verpresst. Dadurch sind die Lager gut vor Staub und Schmutz geschützt; bei der Montage muss das Lager nicht justiert werden. Patronenlager benötigen keine Wartung. Da sie sich aber nicht justieren lassen, müssen sie ausgetauscht werden, wenn ein entsprechendes Lagerspiel vorhanden ist.

Die Patrone wird mit zwei Gewindeschalen und einem Anzugsdrehmoment von 35 bis 45 Nm in das Tretlagergehäuse eingeschraubt, wobei die rechte Gewindeschale oftmals fest mit der Patrone verbunden ist. Patronenlager sind mit unterschiedlich langer Welle erhältlich, sodass man den Abstand der Kurbel zum Fahrradrahmen je nach Geschmack des Fahrers variieren kann. Die Variante mit Schlagschalen dient zum Austausch von Glocken- oder Thompson-Tretlagern.

Das Patronenlager ist die logische Weiterentwicklung des Tretlagers mit Industriekugellagern und Abstandshülse (siehe nächste Abschnitte). Da beim Patronenlager die Abstandshülse kein loses Teil ist, sondern die Industriekugellager umschließt, ist die Genauigkeit des Tretlagergehäuses nicht erheblich. Die korrekte Ausrichtung der Kugellager und der Welle zueinander wird durch die Patrone garantiert. Daher ist diese Lagerart die in der Massenfertigung am meisten verwendete.

Außenliegende Lager

Bei diesem, 2004 von Shimano eingeführten Typ liegen die Lager außerhalb des Tretlagergehäuses. Der große Abstand der beiden Lager voneinander soll das Verhältnis der Stabilität zum Gewicht der Konstruktion verbessern. Im Gegensatz zu anderen System bildet die Tretlagerwelle keine Einheit mit dem Innenlager; vielmehr wird die Tretlagerwelle durch die beiden Lager gesteckt. Deswegen muss man beim Einbauen selbst darauf achten, dass die beiden Lager exakt parallel stehen. Ansonsten reduziert sich die Lebensdauer der Lager erheblich. Es ist daher unerlässlich, das Tretlagergehäuse an beiden Enden planzufräsen.

Shimano hat diesen Lagertyp unter dem Begriff Hollowtech II eingeführt, um zu verdeutlichen, dass sowohl die Kurbeln als auch die Tretlagerwelle hohl sind (engl. Hollow). Bei den preisgünstigeren Gruppen sind die Kurbeln nicht hohl, sodass diese Garnituren nicht mit Hollowtech II bezeichnet werden, obwohl dieselbe Lagertechnik zu Einsatz kommt. Umgangssprachlich wird der Lagertyp dennoch als Hollowtech II bezeichnet. Truvativ nennt diesen Lagertyp GXP, als Abkürzung für Giga X-Pipe.

Außen liegende Lager sind untrennbar mit einer bestimmten Art der Verbindung zwischen Innenlager und Tretkurbeln verbunden. Details stehen im Abschnitt Vielzahn links, feste Verbindung rechts.

Klassisches Konuslager

Die Tretlagerwelle und die beiden Konen bilden eine Einheit. Die Tretlagerschalen werden in das Tretlagergehäuse eingeschraubt. Die Kugeln laufen direkt zwischen dem Konus und der Lagerschale. Innenlager in dieser Bauart sind zwar wartungsaufwändig; weil sie jedoch justierbar sind, können sie theoretisch bei guter Pflege eine höhere Laufleistung als Patronenlager mit Rillenkugellagern erreichen. Lager dieser Bauart erfordern ein präzise bearbeitetes Tretlagergehäuse mit parallelen Außenflächen und eine exakte Einstellung des Lagerspiels. Deshalb werden solche Lager in der Großserienfertigung nicht mehr verwendet. Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Lager zum Rahmeninneren hin nicht abgedichtet sind. Deshalb kann Wasser, das in den Rahmen gelangt ist, in das Innenlager laufen und dort zu Korrosion führen oder im Laufe der Zeit das Lagerfett verdrängen. Dadurch entstand das bis zum Übergang zu den abgedichteten Industriekugellagern bzw. gekapselten Patronenlagern von den Radrennfahrern gefürchtete knackende Tretlager - ein deutliches Indiz für eine dringende Wartung oder den Defekt des Lagers. Beim Konuslager wird eine der beiden Lagerschalen - gewöhnlich die linke - zur Einstellung des Lagerspiels eingesetzt und durch einen Konterring gesichert. Durch die beim Treten wirkende umlaufende Kraft, die auf die Lagerschalen wirkt, entsteht in Verbindung mit dem vorhandenen radialen Spiel im Tretlagergewinde ein Drehmoment, dessen Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Tretkurbeln ist. Da die linke Lagerschale Rechtsgewinde hat, würde sie sich ständig fester drehen. Das wird durch den Konterring verhindert, der auf das Gewinde der Schale aufgeschraubt und gegen das Tretlagergehäuse festgezogen wird.
Die andere, nicht einstellbare Lagerschale - gewöhnlich die rechte - besitzt einen Bund, bis zu dessen Anliegen am Tretlagergehäuse die Schale fest eingeschraubt wird. Durch die umlaufende Kraft beim Treten wirkt ständig ein nach links gerichtetes Drehmoment, das ein Lösen der Lagerschale mit Linksgewinde verhindert. Bei Tretlagern mit einem Rechtsgewinde auf der rechten Seite besteht zwar ein größeres Risiko, dass die Lagerschale sich lockert, erfahrungsgemäß passiert das jedoch nicht. Zusätzliche Sicherheit bietet Schraubensicherungslack.

Durch diese Technik bleibt bei richtiger Einstellung das Lagerspiel stabil. Durch schlechte Einstellung, Schmierungsmangel, Korrosion, schadhafte Kugeln oder gebrochene Lagerkäfige kann das Reibungsmoment im Tretlager so stark anwachsen, das es zum dominierenden Drehmoment an den Lagerschalen wird: Nun lösen sich die eingeschraubten Lagerschalen in Drehrichtung der Tretkurbeln. Meist lockert sich die linke Lagerschale. In diesem Falle ist eine gründliche Wartung des Lagers, mindestens eine Erneuerung des Lagerfetts, oft ein Wechsel der Kugeln, einzelner Lagerschalen oder der Tretlagerwelle notwendig.

Zu den Konuslagern gehören auch die Glockenlager und deren Nachfolger, die Thompson-Tretlager, bei welchen die Lagerschalen zunächst in das Tretlagergehäuse eingeschlagen werden, bevor man Kugellager und Welle einsetzt. Der linke Konus wird meist einem Linksgewinde auf die Welle geschraubt, dann folgen Staubkappe, Zwischenring und Kontermutter. Der rechte Konus hat entweder ein Rechtsgewinde oder er sitzt fest auf der Welle. ^[5]

	Thompson-Keillager, Tourenversion der DDR		typische Verformung der linken Seite bei falsch herum eingeschlagenen Kurbelkeil
	Verformung der rechten Tretlagerseite		Thompson-Lager mit Keilachse und Schlagschalen

Industriekugellager

FAG- Schlüssel

Schnittmodell FAG- Lager

Auf der Welle befinden sich statt zweier Konen zwei Passungen, auf denen Rillenkugellager montiert sind. Diese Einheit wird durch zwei Lagerschalen im Fahrradrahmen fixiert. Gegenüber dem klassischen Konuslager hat diese Bauart den Vorteil, dass durch Verwendung von beidseitig abgedichteten Industriekugellagern ein auch nach innen hin dichtes Tretlager gebaut werden kann. Auch für diese Lagerbauart ist eine präzise Bearbeitung des Tretlagergehäuses erforderlich. Falls zwischen den Außenringen der beiden Industriekugellager keine starre Abstandshülse montiert ist, muss beim Einschrauben der äußeren Lagerschalen in den Rahmen darauf geachtet werden, dass die Lager nicht verspannt werden. Die Lagerschalen dürfen nur so weit eingeschraubt werden, dass ein leichter Lauf der Lager ohne Axialspiel erreicht wird. Anschließend mit Konterring sichern.

Verbindung von Tretlagerwelle und Kurbeln

Die Verbindung der Innenlagerwelle mit den Tretkurbeln muss hohe Drehmomente in Drehrichtung der Welle übertragen können, aber auch Kräfte seitlich zur Tretlagerwelle. Es gibt zahlreiche Systeme, Welle und Tretkurbeln zu verbinden. Alle Systeme haben gemeinsam, dass die Kurbeln auf die Welle des Innenlagers gesteckt werden, wodurch die seitlichen Kräfte am besten übertragen werden können.

Zum Lösen der Verbindung ist je nach System ein spezielles Werkzeug, ein so genannter Abzieher erforderlich. Manche Kurbeln verfügen über einen integrierten Abzieher; in diesem Fall zieht die zentrale Befestigungsschraube der Kurbel beim Lösen die Kurbel von der Welle.

Keil

Keilbefestigung

Ein konischer Keil, der in einer quer zur Tretlagerwelle angebrachten Bohrung der Tretkurbel montiert wird und gegen eine Fläche an der Innenlagerwelle presst. Eine Schraube sichert den Keil. Diese Methode war bis in die 1980er Jahre sehr verbreitet, ist mittlerweile jedoch veraltet und wird kaum noch angewandt.

Die Keile werden so eingesetzt: Steht die Pedalkurbel in Richtung Vorderrad, ist die Schraube unten. Dies gilt für beide Seiten. Bei dieser Anordnung liegt die größere Fläche des Keils beim Treten unten, hat also dort, wo die meiste Kraft wirkt, die größte Fläche.

Vierkantkonus

Die Enden der Welle sind Vierkante, die sich zum Ende hin verjüngen. In die Tretkurbel ist ein passendes Gegenstück eingefräst. Eine axiale Schraube zieht die Kurbel auf die Welle und hält sie dort fest. Es gibt zwei Arten, die sich sowohl in der Steigung des Keils als auch in der Form der Kanten und Abschrägungen unterscheiden, nämlich den ISO- und den JIS-Vierkant. Den ISO-Vierkant findet man vornehmlich bei europäischen Herstellern wie Campagnolo, Miche, Mavic, Stronglight. Nach dem JIS-Standard hingegen fertigen insbesondere japanische Hersteller wie Shimano und Sun Tour. Andere Hersteller, wie Sugino, FSA und Phil Wood bauen Innenlager und Kurbeln sowohl nach JIS- als auch nach ISO-Standard.

ISO-Kurbeln rutschen nicht weit genug auf JIS-Innenlager, sodass die Gefahr des Kurbelbruchs steigt; für mäßige Belastungen kann eine solche Lösung aber ausreichend sein. Umgekehrt lassen sich JIS-Kurbeln etwa 4,5 mm weiter auf Innenlager mit ISO-Vierkant stecken, sodass es unter Umständen nicht mehr möglich ist, die Kurbeln zu fixieren. Die Kettenlinie ändert sich in beiden Fällen.

Der Vierkantkonus war die mit Abstand verbreitetste Befestigungsmethode, wird aber nach und nach von außenliegenden Lagern verdrängt. Bei sportlichen Rädern kommt der Vierkantkonus heute nur noch selten zum Einsatz. Zur Demontage wird meist ein Abzieher benötigt, wenn die Kurbel nicht mit einer speziellen Vorrichtung dafür ausgestattet ist.

Sechskantkonus

Bei sehr alten Fahrrädern aus den 1950er Jahren ist zusammen mit einem Glockenlager auch ein Sechskantkonus möglich.

Vielzahn

Das Wellenende ist vielzahnig ausgeführt, manchmal zusätzlich konisch. Verbreitet sind insbesondere acht (Octalink, ursprünglich von Shimano) und zehn Zähne (International Spline Interface Standard, kurz ISIS). Deutlich weniger verbreitet sind Power Spline mit zwölf und Howitzer mit zehn Zähnen und außenliegenden Lagern (beide von Truvativ). Diese Verbindungsart ist keineswegs neu, wurde aber erst seit 2003 im Massenmarkt eingeführt. Bei Octalink gibt es zwei unterschiedliche Ausführungen, die zueinander inkompatibel sind^[6]. Zueinander kompatibel sind, was die Verbindung Kurbel - Innenlagerwelle angeht, untereinander Octalink-Kurbeln und Octalink-Innenlager der Gruppen Dura Ace, Ultegra, 105SC und XTR (alle Shimano) sowie die Kurbel „Alpina“ der Marke Sugino einerseits (Octalink V.1)^[7] und Deore XT, Deore LX, Deore, Tiagra und Sora andererseits (Octalink V.2)^[7]. Die Wellenlängen unterscheiden sich jedoch; so gibt es Innenlager für Dura Ace, Ultegra und 105 mit 109,5 mm und mit 118,5 mm Wellenlänge; XTR gibt es in den Längen 112,5 und 116 mm.

Vielzahn links, feste Verbindung rechts

Die rechte Kurbel und die Tretlagerwelle werden herstellerseitig fest verbunden. Die Tretlagerwelle wird durch die beiden Lagerschalen gesteckt und auf der linken Seite wird die linke Kurbel auf das vielzahnige Ende der Welle geschraubt.

Diese Technik gibt es schon seit den 1980er Jahren von amerikanischen Kleinstherstellern, allen voran Bullseye. Sie wurden ursprünglich für den Einsatz an BMX-Rädern entwickelt. Shimano führte diese Technik 2004 zusammen mit außenliegenden Lagern ein.

FSA, Race Face und im Jahr 2007 auch Campagnolo folgten diesem Trend und die Technik setzt sich auch in den preisgünstigeren Gruppen durch.

Fauberlager

Für BMX-Räder gibt es Tretkurbeln mit Fauberlager. Dabei werden beide Tretkurbeln und die Innenlagerwelle durch ein einziges, gebogenes Stück Rohr gebildet. Für solche Lagereinheiten benötigt man spezielle Fahrradrahmen mit sehr großen Tretlagergehäusen, weil die Einheit zur Montage durch das Tretlagergehäuse „gefädelt“ werden muss. Anschließend werden die Lagerkonen von außen über die Kurbeln geschoben und auf einem auf der Welle befindlichen Gewinde verschraubt. Der Vorteil solcher Lager ist die extreme Stabilität, weil Welle und Kurbeln aus einem Stück bestehen.

Sonstige

Eigene Hersteller fertigen eigene Systeme. So baut beispielsweise Truvativ unter dem Markennamen Truvativ Innenlager - und passende Kurbeln - mit der Bezeichnung Howitzer.

Bildergalerie

Lager von FAG	Lager des Herstellers FAG mit BSA-Gewinde und Vierkant für die Kurbelbefestigung	Shimano-Innenlager	Lager von Shimano mit BSA-Gewinde und Vierkant für die Kurbelbefestigung
Shimano Octalink	Lager von Shimano mit BSA-Gewinde und Octalink V.1 für die Kurbelbefestigung	Mavic-Reparaturlager	Reparaturlager von Mavic; sehr teuer, aber manchmal die letzte Rettungsmöglichkeit bei stark beschädigtem BSA-Gewinde
preiswertes Reparaturlager	Reparaturlager von Point; deutlich preiswerter als Mavic, gleiche Funktionsweise	FAG- Schlaglager	Glockenlager mit Vierkant für die Kurbelbefestigung

Literatur

• Michael Gressmann, Franz Beck, Rüdiger Bellersheim: Fachkunde Fahrradtechnik. 1. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2006, ISBN 3-8085-2291-7
• Richard Hallet: Fahrrad-Wartung-Pflege-Reparatur. 1. Auflage, BVA Bielefelder Verlag GmbH & Co. KG, Bielefeld, 2003, ISBN 3-87073-308-x
• Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage, BVA Bielefelder Verlagsanstalt GmbH & Co. KG, Bielefeld, 1999, ISBN 3-87073-131-1

Einzelnachweise

1. ↑ Michael Gressmann, Franz Beck, Rüdiger Bellersheim: Fachkunde Fahrradtechnik. 1. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2006, ISBN 3-8085-2291-7
2. ↑ Tour-Sonderheft "Velowerkstatt" I, Seite 127 oder II, Smolik
3. ↑ andere Reparaturlager auch von Stronglight (JP 1000), Point oder YST
4. ↑ Beschreibung Thompson-Lager auf www.Scheunenfun.de
5. ↑ weitere Informationen zu Tretlagern bei Christian Smolik
6. ↑ Unterschied zw. Octalink Version 1 u. 2
7. ↑ ^{a b} Todd Downs: Bicycling Magazine's Complete Guide to Bicycle Maintenance and Repair: For Road and Mountain Bikes. Rodale Inc., 2005, ISBN 978-1579548834, S. 138.

Weblinks

 Commons: Innenlager – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Moderne Tretlagertechnik
• Innenlagergehäusetypen, mit zahlreichen Fotos (englischsprachig)
• Workshop Innenlager - MountainBIKE (pdf-Datei, 291 kB)