Steuersatz (Fahrrad)

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Aufbau Gewindesteuersatz
Ahead-Steuersatz mit Nadellager, rechts die „Kralle“ mit Abdeckkappe und Spannschraube
Klassischer Steuersatz
1"-Steuerlager an einem Rennrad: die Konterschraube sichert die obere Lagerschale

Als Steuersatz wird bei Fahrrädern das Lenkkopflager bezeichnet, also die Lagerung, in der der Gabelschaft und somit die gesamte Vorderradgabel drehbar im Fahrradrahmen befestigt ist. Der Steuersatz überträgt das Gewicht von Zweirad und Fahrer auf die Gabelkrone und damit auf das Vorderrad, überträgt Bremskräfte in den Rahmen und lässt dabei gleichzeitig leichtgängig die Lenkbewegungen zu, die die physikalischen Grundsätze der Dynamik des Fahrradfahrens erfordern.

Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das äußere Lagergehäuse wird durch das Steuerrohr des Rahmens gebildet. Zwei Wälzlager führen darin den Gabelschaft. Die Außenringe der Lager werden in der Regel in das Steuerrohr eingepresst. Der Innenring des unteren Lagers wird üblicherweise auf den Gabelschaft aufgepresst, der Innenring des oberen Lagers je nach Ausführung des Gabelschafts geschraubt oder durch einen Konussitz fixiert.

Standard für einfache Lagerungen sind Axial-Schrägkugellager, oft abgekürzt mit ACB (angular contact bearings). Bei den gehobenen Preisklassen finden auch aufwändigere Kegelrollenlager bzw. konische Nadellager Verwendung.

Die Größen der Steuersätze bei Fahrrädern werden in Zoll angegeben. Die Größe entspricht dem Außendurchmesser des Gabelschaftrohrs. Heute werden weltweit fast ausschließlich Steuersätze der Größe 1⅛ Zoll (″) verbaut, was die Ersatzteilbeschaffung sehr erleichtert. Mittlerweile gibt es aus Stabilitätsgründen auch 1½-Zoll-Steuersätze: Eine Wellenlagerung (um eine solche handelt es sich maschinenbaulich) ist umso stabiler, je weiter die Lagerpunkte auseinander liegen und je größer die Lagerdurchmesser sind.

Bauartbedingt ist es heute nicht mehr einfach, Steuersätze beliebiger Hersteller gegeneinander auszutauschen, da die Bauhöhen verschieden sind und somit der Gabelschaft entweder zu kurz sein kann oder abgesägt werden müsste.

Systeme[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gewinde[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Lange Zeit waren Steuersätze üblich, bei denen der Steuersatz mittels des am oberen Ende des Gabelschaftes aufgeschnittenen Außengewindes fixiert wurde. Durch den auf der oberen Lagerschale befindlichen Sechskant (oder der Nuten für einen Hakenschlüssel) und der Kontermutter am oberen Ende des Steuerrohres wurde das Lagerspiel eingestellt. Systembedingt kommen bei solchen Steuersätzen Lenkervorbauten mit Innenklemmung zum Einsatz, die sich im Inneren des Gabelschaftes befinden.

Ahead[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aheadset-Vorbau, mit Vorspannschraube in der Abdeckkappe oben und den zwei Klemmschrauben zur Aussenklemmung auf dem Gabelschaft (links)

Beim Ahead-System (geschützter Markenname) ist es nicht mehr erforderlich, dass der Gabelschaft mit einem Gewinde versehen wird. Der Steuersatz hat keine eigene Spannvorrichtung. Stattdessen wird das Lager bei der Montage üblicherweise vorgespannt, indem mit einer zentralen Schraube, die sich in einer Abdeckkappe abstützt, bei nicht festgezogenem Lenkervorbau eine Zugkraft auf die gesamte Lagereinheit ausgeübt wird. Das korrespondierende Gewinde befindet sich innerhalb des Gabelschaftes. Bei Gabeln mit Stahl- oder Aluschaft wird in der Regel eine sogenannte „Kralle“ von oben in den Schaft geschlagen; dies ist ein sternförmig gestanztes Blechteil mit geringem Übermaß, das sich im Schaftrohr verspreizt und mittig die Gewindemutter für die Vorspannschraube trägt. Bei Gabeln mit Carbonschaft muss ein Expander verwendet werden, der das Gewinde trägt. Nach dem Einstellen der Lagerspannung werden die gabelseitigen Klemmschrauben des auf dem oberen Ende des Gabelschaftes sitzenden Lenkervorbaus angezogen, wodurch die Lager des Steuersatzes durch die Aussenklemmung des Vorbaus in ihrer vorgespannten Position fixiert werden.

Für eine korrekte Funktion der Vorspannung ist es erforderlich, dass das oben aus dem Steuersatz ragende Ende des Gabelschaftes etwas kürzer ist als die Höhe der Klemmfaust des Vorbaus und eventuell verbauter Spacer, um genügend Freigang zum Spannen zur Verfügung zu haben. Andernfalls überträgt sich die Vorspannkraft lediglich über Kralle und die auf dem Schaftende aufliegende Abdeckkappe nur auf den Gabelschaft selbst, ohne die ganze Baugruppe unter Zug zu setzen.

Es gibt auch Systeme, die mit einem höhenverstellbaren Spacer arbeiten. In diesem Fall muss erst der Vorbau am Gabelschaft festgeschraubt werden und danach die benötigte Spannung durch vergrößern des Spacers hergestellt werden.

Das Ahead-System ist leichter als Gewindesteuersätze, die Montage ist einfacher und die Fertigung der Teile ist kostengünstiger, weil kein Gewinde in den Gabelschaft geschnitten werden muss.

Für die Befestigung der Lager im Steuerrohr gibt es im Wesentlichen drei Verfahren:

Außenliegend[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dabei werden an beiden Enden des Steuerrohrs Hülsen in das Steuerrohr gepresst. Die Hülsen sind außerhalb des Steuerrohrs deutlich dicker; dort befinden sich die beiden Lager. Diese können fest mit den Hülsen verbunden oder lose in die Schalen eingelegt sein. Diese Ausführung wird auch als External Cup (EC) bezeichnet. Es gibt unterschiedliche Durchmesser.

Semi-integriert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auch dabei werden an beiden Enden des Steuerrohrs Hülsen in das Steuerrohr gepresst. Die Lager befinden sich in den Hülsen und verschwinden quasi im Steuerrohr. Dazu ist dieses an den Enden deutlich dicker. Diese Ausführung wird als Zero Stack (ZS) bezeichnet. Es gibt unterschiedliche Durchmesser. Der Vorteil ist, dass Gabel und Vorbau näher an das Steuerrohr kommen und somit ein flacherer Aufbau möglich ist.

Voll integriert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Lagerschalen werden locker in die beiden Enden des Steuerrohrs gelegt. Es gibt unterschiedliche Durchmesser. Diese Ausführung wird als integriert oder voll integriert (IS) bezeichnet. Der Vorteil ist, dass der Einbau und das Wechseln der Lager ohne Einpresswerkzeug möglich ist. Nachteilig ist, dass beschädigte Lagerschalen nicht gewechselt werden können, weil sie Bestandteil des Rahmens sind.

Konisch (Tapered)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Unabhängig von der Art des Einbaus gibt es Systeme, bei denen unten – entsprechend dem Kräfteverlauf und der Belastung – ein deutlich größeres Lager als oben verwendet wird. Entsprechend muss der Gabelschaft im unteren Bereich dicker sein als oben. Das ist bei EC, ZS und IS möglich, aber nur bei ZS und IS verbreitet. In der Regel haben Tapered-Steuersätze 1½″ unten und 1⅛″ oben.

Walzenringe eines Nadellagers

Maße[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Alle Maße bezeichnen den Durchmesser in mm.

1″ 1″ (BMX) 1⅛″ 1¼″ 1½″
Gabelkonus 26,4 26,4/27,0 30,0 33,0 39,8
Lagerschale 30,2 32,5 34,2 37,0 49,65
Gewinde (Nennmaß) 25,4 × 24 TPI 25,4 x 24TPI 28,6 x 26TPI 31,8 x 26TPI
Gabel (innen) 22,3 21,1 25,5 28,7

Achtung: Es gibt noch mehr Maße, z. B. bei alten französischen Fahrrädern 25 mm × 1 mm (Steigung). Dieses Maß ist mit bloßem Auge kaum von 1" * 24 TPI zu unterscheiden, passt aber nicht.

S.H.I.S.[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im November 2010 haben sich einige führende Fahrradteilhersteller auf einheitliche Bezeichnungen für die diversen Steuersatzmaße und -arten geeinigt, das Standardized Headset Identification System (S.H.I.S.).

Die Bezeichnung ist grundsätzlich zweiteilig, wobei der erste Teil das obere und der zweite Teil das untere Lager beschreibt. Dazwischen ist ein vertikaler Trennstrich. Die beiden Bezeichnungen beginnen mit einer Kennung des Lagertyps, nämlich EC für außenliegende Schalen (external Cup), ZS für semiintegrierte Schalen (Zero Stack) und IS für voll integrierte Schalen. Es folgt der gerundete, metrische Durchmesser der Lagerschale mit zwei Ziffern, ein Schrägstrich und der Durchmesser des Gabelschaftes für die Vorbauklemmung (oben) respektive der Durchmesser des untersten Teils des Gabelschaftes, für den Lagerkonus, der auf die Gabel gesteckt oder geschlagen wird.

Beispiel 1: ZS44/28.6|ZS44/30 bedeutet: Die obere Lagerschale ist semi-integriert und hat einen Durchmesser von 43,95 bis 44,00 mm; der Gabelschaft hat oben (also wo der Vorbau geklemmt wird) einen Durchmesser von 28,6 mm. Die untere Lagerschale ist ebenfalls semi-integriert und hat ebenfalls einen Durchmesser von 43,95 bis 44,00 mm. Der unterste Teil des Gabelschaftes, wo der Lagerkonus aufgesteckt bzw. aufgeschlagen wird, hat einen Durchmesser von 30 mm.

Beispiel 2: ZS44/28.6|ZS56/40 bedeutet: Die obere Lagerschale ist semi-integriert und hat einen Durchmesser von 43,95 bis 44,00 mm; der Gabelschaft hat oben (also wo der Vorbau geklemmt wird) einen Durchmesser von 28,6 mm. Die untere Lagerschale ist ebenfalls semi-integriert und hat einen Durchmesser von 55,90 bis 55,95 mm. Der unterste Teil des Gabelschaftes, wo der Lagerkonus aufgesteckt bzw. aufgeschlagen wird, hat einen Durchmesser von 40 mm. Es handelt sich damit um einen Tapered-Steuersatz.

Die Kennzeichnung von Gewindesteuersätzen sieht anders aus und enthält immer die Kennung „tpi“ (Threads per Inch, Gewindegänge pro Zoll).

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Michael Gressmann, Franz Beck, Rüdiger Bellersheim: Fachkunde Fahrradtechnik. 1. Auflage. Verlag Europa Lehrmittel, Haan-Gruiten 2006, ISBN 978-3-8085-2291-2
  • Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage. BVA Bielefelder Verlagsanstalt, Bielefeld 1999, ISBN 3-87073-131-1
  • Rob van der Plas: Die Fahrradwerkstatt – Reparatur und Wartung Schritt für Schritt. 1. Auflage. BVA Bielefelder Verlaganstalt, Bielefeld 1995, ISBN 3-87073-147-8

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Steuersatz – Sammlung von Bildern
  • canecreek (PDF) Recht übersichtliche Dargestellung der Unterschiede