Titel: Neuere Maschinen für Herstellung der Theile für Fahrräder.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 298 (S. 100–104)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj298/ar298024

Neuere Maschinen für Herstellung der Theile für Fahrräder.

Mit Abbildungen.

Bezugnehmend auf die 1895 296 * 101, 134 und 154 veröffentlichte Abhandlung über Fahrräder soll in Folgendem der Bau und die Herstellung einzelner Theile des Fahrrades und der hierzu dienenden Arbeitsmaschinen besprochen werden.

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Bis zum Jahre 1866 war Paris für die Fabrikation von Fahrrädern fast allein maassgebend, seitdem hat sich diese Industrie in England eingebürgert und sich dort gewaltig entwickelt, so dass im Hauptproductionsgebiet, in der Stadt Coventry, in neuerer Zeit (1894) jährlich an 300000 Stück Fahrräder erzeugt werden. Eine einzige Firma, die Premier Cycle Company, hat während 11 Monaten (1893/94) über 20000 Stück fertiggestellt und verkauft.

Dieser riesige Aufschwung ist der Vervollkommnung des Sicherheitszweirades (Rovers) durch Drahtspeichen, Gummireifen, Kugellager zu verdanken.

Die Priorität dieser Verbesserungen, nämlich der Ersatz der alten hölzernen, mit Eisenreifen besetzten Räder durch Radfelgen aus Hohlstahlblech mit eingelegten Gummiringen und Drahtspeichen wird nach Engineering, 1895 Bd. 59 * S. 361, dem verstorbenen E. A. Cowper zugesprochen, der, von Freunden berathen, die Patentunkosten wegen dieser als unbedeutend angesehenen und doch später so bedeutungsvoll gewordenen Erfindung nicht wagen wollte. Uebrigens sind auch die von der Firma Starley und Suttow in Coventry 1885 eingeführten niederen Zweiräder mit vorderem Lenkrad und hinterem Triebrad bei zwischenliegender Kurbel und Kettenradumsetzung bereits vom Turnlehrer Trefz in Stuttgart 1869 zur Ausführung gebracht, während die Pariser Räder von Michaux (1869) zwei gleich grosse Räder besassen, von denen aber das vordere Trieb- und Steuerrad zugleich war.

In den letzten Jahrzehnten hat auch die deutsche Fahrradindustrie einen beachtenswerthen Aufschwung genommen und sich einen hervorragenden Rang im Weltmarkt errungen.

Herstellung der Rahmengestelle.

In neuerer Zeit findet der sogen. Humber Rahmen (Fig. 8 bis 10, 296 104) für das niedere Zweirad (Rover) fast allgemein Eingang. Seine Grundform ist ein Paralleltrapez mit zwei angeschlossenen Gabeldreiecken für das hintere Triebrad, dessen Glieder aus Mannesmann'schen Stahlröhren bestehen, die mittels Knie- und Rohrglieder in den Knotenpunkten ihre Verbindung erhalten.

Im vorderen kurzen Parallelglied ist die Vorderradlenkgabel gelagert, durch das mittlere Parallelglied ist die Sitz- oder Sattelstange geschoben, während im unteren mittleren Knotenpunkt die Kurbelwelle läuft. Bei Rennmaschinen liegt das obere Brustrohr fast wagerecht, wodurch eine grössere Steifigkeit des Rahmengestelles erreicht wird.

Zu diesen Rahmengliedern werden, wie erwähnt, Stahlröhren, seltener Rundstäbe verwendet.

Textabbildung Bd. 298, S. 101

Sehr bemerkenswerth sind die von der Premier Cycle Company in Coventry aus 0,21 bis 0,44 mm starkem Stahlband gewundenen Röhren von 9,5 bis 35 mm Durchmesser, die sogen. helical tubes (Fig. 1).

Nach Engineering, 1895 Bd. 59 * S. 362, werden die genau gewalzten Stahlbänder auf die ermittelte Länge abgeschnitten, die Enden abgeschrägt und über einen genau cylindrischen Stahldorn mittels einer Walzmaschine gewunden. Diese Maschine besteht aus drei wagerecht liegenden Walzen, deren Achsen ein Dreieck bilden und von denen die obere stellbar ist. Nach dem Aufrollen wird der Dorn entfernt und an jedem Ende ein Schlussring aufgeschoben, in den das gewundene lose Bandrohr mittels Kegelpfropfen geklemmt wird.

Die Stärke der Windung erfolgt in dem Maasse, dass im mittleren Theil der Rohrlänge zwei, gegen die Enden zu drei Blechlagen auf einander zu liegen kommen. Hierauf wird zwischen die losen Windungen feines körniges Hartloth eingeführt und das Rohr in einem Gasofen bis zum Schmelzpunkt des Hartlothes erhitzt, worauf Arbeiter das heisse Rohr an den Enden anfassen, strecken und dabei derart drehen, dass es die vorgeschriebene Länge und Windungen erhält. Hierdurch wird das Loth, vorausgesetzt dass es gleichmässig im Fluss ist, sich auch gleichartig zwischen die Lagen vertheilen. Nachher werden die Schlussringe und Pfropfen herausgeschlagen und die Rohrenden mit einer Zirkelsäge auf genaues Maass abgeschnitten.

Obwohl die ungeschweissten, also die gezogenen Mannesmann-Stahlrohre ein besseres Aussehen besitzen als diese gewundenen Rohre, so erreichen die glatten, gezogenen Rohre kaum die Hälfte der Biegungsfestigkeit, welche jene aus Stahlband gewundenen erreichen. Der Grund hierfür liegt darin, dass die gezogenen Rohre naturgemäss aus milderem Stahl herstellbar sind, und ferner darin, dass die gewundenen Rohre weit gleichmässiger in der Wandstärke ausfallen und nur vollkommen tadelloses Stahlbandmaterial in Verwendung kommt.

Nach Prüfungsversuchen von David Kirkaldy stellte sich die Tragkraft eines gelötheten Bandrohres von 24,6 mm äusserem Durchmesser und 0,547 k Gewicht für das laufende Meter und eines gleich schweren 25,4 mm starken gezogenen Stahlrohres zu 5850 k bezieh. 3781 k, entsprechend einer Zugfestigkeit von 84,8 k/qmm bezieh. 55,3 k/qmm.

Wichtiger als die Zug- ist bei Rahmengliedern die Biegungsfestigkeit. Wie vorauszusehen, waren die Dehnungen beim Bandrohr im Vergleich zum gezogenen Rohr 1,5 Proc. zu 18,7 Proc. für Versuchslängen von 254 mm, ebenso die Contraction 3,4 Proc. zu 37,7 Proc.

Auf Böckchen von 381 mm Schneidenabstand wurden wieder zwei Prüfstäbe wagerecht aufgelegt und in der Mitte belastet. Bei Stahlbandrohren von 24,6 mm äusserem Durchmesser und 0,510 k Gewicht für das laufende Meter erfolgten bei den folgenden Belastungen in Kilo die entsprechenden Durchbiegungen in Millimeter.

45,0 k 0,762 mm
90,0 k 1,473 mm
157,5 k 2,540 mm
225,0 k 3,810 mm
337,5 k Federgrenze bezieh. Streckgrenze
409,0 k 11,176 mm
424,0 k geknickt,

während bei dem zwar etwas leichteren gezogenen Stahlrohr von 0,5 k für das laufende Meter die entsprechenden Verhältnisse wie folgt sich gestalteten:

45,0 k 0,635 mm
90,0 k 1,016 mm
126,0 k Federgrenze bezieh. Streckgrenze
157,5 k 8,47 mm
162,0 k geknickt und verbogen.

Aehnlich stellten sich die äussersten Belastungsgrenzen zweier Prüfstäbe von |102|

a) 25,4 mm Durchmesser b) Nr. 17
Blechbandrohr B. W. G. gezogen
und 0,619 bezieh. 0,667 k/m
503,1 248,4 k
Bandrohr Mannesmann-Rohr

woraus ohne weiteres das harte Stahlbandrohr als doppelt so fest wie das gezogene Stahlrohr angenommen werden kann.

Ausser der Lenkstange und der Gabel für das vordere Steuerrad, welches Vollquerschnitt besitzt, werden sämmtliche Rahmentheile bei der Premier Cycle Company aus Stahlbandrohr gemacht. Besonders wichtig sind überdies die Verbindungstheile, Naben, T- und Winkelrohranschlüsse, welche, früher aus schmiedbarem Guss, später aus weichem Façonstahl erzeugt, neuerdings aus Stahlblechen in Formen gepresst werden.

Textabbildung Bd. 298, S. 102

In Fig. 2 und 3 sind solche Theile vorgeführt, während in Fig. 4 der Anschluss eines gezogenen Rahmenstabes an die Nabe gezeigt ist, wie ihn die Humber-Räder besitzen, wobei ein Versteifungsstutzen eingeschoben und eingelöthet ist, welcher schnabelartig endet, wodurch das strenge Passen erleichtert wird.

Uebrigens werden bei dem Humber-Rahmengestelle in dem Beeston-Werk alle Rohrstutzen genau nach Lehre ausgebohrt und die Rohrstäbe streng eingepasst.

Für den Zusammenbau des Rahmenwerkes werden. nach The Engineer, 1895 Bd. 79 * S. 53, Richtplatten verwendet, an denen in passenden Lagern Lehrzapfen eingesetzt werden, die genau in der Lage und Abmessung der Lenkstange, dem Sattelbolzen und der Kurbelwelle entsprechen. Nun wird vorerst in die Kurbelnabe das Führungsrohr für die Sattelstange eingerichtet; indem durch ein Lagerauge die derselben entsprechende Lehrstange eingeführt ist, kann durch ein zweites Paar Lageraugen die Lehrstange eingelegt werden, welche zur Steuergabel passt. Auf diese Weise werden die Rahmenglieder um genau parallel und winkelrecht stehende Lehrbolzen sehr rasch eingebaut. Nach erfolgtem Einbau wird sofort mit der Hartlöthung begonnen, wozu zwei Bunsen-Brenner in Anwendung kommen.

Ist nach Entnahme von der Richtplatte der Rahmen im spannungsfreien Zustande als richtig befunden, so wird die Oberfläche desselben abgerichtet und der Vollendungsarbeit unterworfen, wozu das Abspachteln und das Abschleifen, sowie das wiederholte Einbrennen mit Emaillelack gehören.

Der Bau und die Herstellung der Naben.

Am einfachsten ist die Vorder- oder Steuerradnabe ausgebildet. Durch den Anschluss des Kettenrades wird die Triebradnabe schon umständlicher. Besondere Sorgfalt beansprucht der Bau der Kurbelnabe, weil an derselben nicht nur der Rahmen seine Hauptstütze findet, sondern auch die heftige und rauhe Angriffsweise der menschlichen Triebkraft grosse Ansprüche an die Festigkeit dieses Theiles stellt. Besonders wichtig ist die Abminderung der Lagerreibung, da nur dadurch ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Beachtenswerth bleibt hierbei der Umstand, dass für die Leistungsfähigkeit einer Fahrradmaschine das Eigengewicht derselben einen bedeutenderen Einfluss besitzt als die Lastvergrösserung, so dass ein Kilo Maschinenmehrgewicht nachtheiliger wirkt als das gleiche Kilo des Fahrers. Es sind daher auch alle Fahrradfabrikanten bestrebt, an ihren Maschinen das mindeste Eigengewicht zu erzielen, was nur bei Verwendung der tragkräftigsten Materialien möglich wird. So werden bei den Musterfahrrädern die Naben aus dem besten gepressten Gusstahl, die Rahmen aus den leichtesten Stahlröhren, die Radspeichen aus bestem hartgezogenen Stahldraht (Pianofortesaite), die Felgen aus Stahlblech oder Holz, die Kurbeln aus bestem milden Stahl herzustellen sein, während die Kettenräder aus schmiedbarem Stahlguss mit gefrästen Zähnen erzeugt werden. Trotz der Leichtigkeit der Einzeltheile und des geringen Gesammtgewichts der Maschine blieb immer noch die von der Belastung abhängige Lagerreibung zu überwinden.

Textabbildung Bd. 298, S. 102

Am vollkommensten wird dieser Reibungswiderstand durch Kugellagerung herabgemindert, wodurch allerdings die Theilzahl der Maschine, abgesehen von der Kugelmenge, durch die Gegendruck- und Abschlussringe ganz beträchtlich vermehrt wird, was den Grundsätzen des Maschinenbaues widerspricht, ein Grundsatz, nach dem die Stückzahl der einzelnen Glieder einer Maschine auf das geringste mögliche Maass beschränkt werden soll. Nichtsdestoweniger ist in diesem Fall das bessere Ergebniss erzielt worden.

Die Naben der Premier Cycle Company-Fahrräder.

In Fig. 5 bis 10 sind nach Engineering, 1895 Bd. 59 *S. 364 und 429, die Kurbeltriebwerknabe, die Triebradnabe und die Vorderrad- oder Steuerradnabe mit ihren Einzelheiten im Bau vorgeführt. Bezugnehmend auf den bereits erwähnten Rahmenbau ist in der unteren Nabe des Rahmengestelles A (Fig. 5) eine Büchse D mit aufgeschraubten |103| Druckringen B eingeschoben, welche Kugelbahnen mit kegelförmiger Lauffläche bilden. Gegen die Kugelkreise sind die Winkelringe E und F gestellt, die auf der Kurbelachse sitzen. Der durch Mutter und Gegenmutter H und I anstellbare Winkelring F bestimmt den Abstand gegen den Winkelring E, welcher sich an den Bund der Kurbelachse stützt, an dem der fünfarmige Radstern mit einer Nabenschlusscheibe (Fig. 5) angenietet wird, während auf die Endzapfen der Kurbelachse die Kurbeln befestigt werden. Dadurch, dass durch die äussere Nabenhülse (Fig. 7) mittels zweier Schrauben eine Klemmwirkung auf die Druckringe des inneren Lagerrohres ausgeübt wird, werden diese Theile ohne weiteres festgehalten, so dass nach erfolgter Lösung dieser Schrauben die innere Hauptbüchse (Fig. 6) mit der ganzen Kurbelachse behufs Untersuchung aus der Nabe herausgezogen werden kann.

Eine ähnliche Kugelführung zeigt die Hinterradnabe Fig. 8, nur dass hierbei der Mittelzapfen a mit den stellbaren Druckringen b in den Gabeltheilen des Rahmens festgehalten wird und die Radnabe c sammt dem kleinen Kettenrade d, auf den Kugeln sich stützend, vollständig frei über den Mittelzapfen a geht.

Bei diesen Naben ist das kleine Kettenrad auf die Nabe angeschlossen und nicht angearbeitet wie bei den Humber-Rädern.

In Fig. 9 ist eine auf den Einspanndorn geschlagene Nabe für das vordere Lenkrad gezeigt, über welche der Mitnehmer Fig. 10 gespannt ist.

Die Arbeitsgliederung ist bis ins Kleinste durchgeführt, was bei einer solchen Massenherstellung nicht anders zu erwarten ist. So erfordert die Bearbeitung einer Kurbel 16, des Kurbellagergehäuses 13, der Hinterradnabe 36 Arbeitsvorgänge. Dass trotzdem die Bearbeitungen durch Anwendung von Formstühlen rascher durchgeführt, auch der gleichzeitige Angriff verschiedener Werkzeuge auf dasselbe Werkstück versucht wird, um die Herstellung noch weiter zu verbilligen, ist selbstverständlich. Eine weitere zum Ziel führende Richtung ist die Verwendung vollkommen selbsthätig wirkender Sondermaschinen für streng gegliederte Bearbeitungen.

Noch zu bemerken ist, dass bei der Triebradnabe für Tangentialspeichen (Fig. 8) die in die Nabe eingedrückten Kugelringbahnen mittels Winkelringe herausgezogen werden, die in ihrer Nabenbohrung Gewinde erhalten, in welchen ein Hilfszapfen (punktirt) eingeschraubt werden kann, mit welchem das Herausschlagen dadurch ermöglicht wird, dass diese Winkelringe die Kugeldruckringe etwas übergreifen, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist.

Beeston-Humber's Kurbeltriebwerk.

Nach The Engineer, 1895 Bd. 79 * S. 53, besteht dieses Kurbeltriebwerk (Fig. 11 bis 13) aus der Nabenhülse a mit vier Ansatzstutzen für die Rahmenglieder und zwei kleineren Ansatzwarzen für die Sicherungsschräubchen (Fig. 13). Das Material dieser Nabenhülse a, schmiedbarer Guss, wird an allen Stellen der Bearbeitung unterworfen. Zum Ausdrehen der Hauptbohrung, sowie zum Ausbohren der Rahmenstutzen kommt ein dreifaches Bohrwerk (Fig. 14) mit kreisenden Spindeln für die Werkstücke und geradgeführte Bohrwerkzeuge in Anwendung, während die äussere Form auf gewöhnlichen Drehbänken, Rundhobel- und Fräsemaschinen, sowie durch Nachfeilen fertig gestellt wird.

Textabbildung Bd. 298, S. 103

Vor dem Einschneiden des doppelseitigen Deckelgewindes wird ein Segment ausgefräst (Fig. 13) und dafür ein Stahlplättchen von entsprechender Form in die entstandene Aushöhlung eingelöthet, worauf das Gewindeschneiden vorgenommen werden kann.

Nach Fertigstellung des Muttergewindes wird das Stahlplättchen losgelöthet und mittels einer Stellschraube e gegen den eingeschraubten Deckelring b gepresst, so dass es als Sicherung wirkt.

Textabbildung Bd. 298, S. 103

Diese stählernen Deckelringe b bilden an der inneren gehärteten Seite die Kugelbahn, und es müssen die Abstände gegen die ebenfalls gehärteten Bunde der stählernen Kurbelachse c um 1/10 mm genau stellbar sein. Da diese gehärteten Kugelbahnen nicht nur eine genaue Kreisform, sondern auch eine genaue achsenrichtige, d. i. centrale Lage zu einander erhalten müssen, ist die völlige Gleichheit der Kugeln der Grösse und Form nach wohl Hauptbedingung für die gute Wirksamkeit dieser Kugellagerung. Es müssen nicht nur die Bunde der Kurbelachse nach dem Härten auf Schleifmaschinen (Fig. 15) nach den Körnerspitzen rund und richtig gestellt, sondern auch die Deckelringe auf Hohlschleifmaschinen ähnlicher Bauart genau geschliffen werden. Zudem müssen diese Deckelringe b in axialer Richtung auch die vorerwähnte feine Nachstellung erhalten, |104| was durch die Bremsklötzchen (Fig. 13) in sicherer Weise zu erreichen ist.

Hauptbedingung aber für die Richtigkeit der Lagerung ist, dass die Nabenbohrung nach dem Einlöthen der Rahmenglieder geradachsig und kreisrund bleibt.

Textabbildung Bd. 298, S. 104

Auf diese aus mildem Stahl gefertigte Achse werden die Kurbeln d und f angesteckt und durch seitliche Querstifte g verkuppelt, welche mit ihrer Fläche in eine Aussparung der Achse passen. Sämmtliche Bohrungen, Flächen und Querstifte sind nach Grösse und Abstand genau gleich und nach Lehrmaassen gefertigt, so dass jeder Stift genau in jede beliebige Kurbelnabe passt.

Diese Kurbeln werden in Gesenken mittels Fallhammer aus Low-Moore-Eisen geschmiedet und auf Fräsmaschinen (Fig. 16) mit Copirvorrichtungen fertiggestellt. Wie es aus dem Schaubilde ersichtlich ist, sind die Pedale in Längsschlitzen des Kurbelauges verstellbar.

Textabbildung Bd. 298, S. 104

An eine der Kurbelnaben ist nun das aus einer Mischung von Stahlbrocken und alten Feilenstücken gegossene Kettenrad h angeschlossen.

Diese erprobte Mischung soll einen Guss von grosser Zähigkeit und bedeutender Widerstandsfähigkeit der gehärteten Radzähne ergeben. Aus dem Glühofen werden die Abgüsse in Formen unter einer Druckwasserpresse gepresst, um so eine möglichst genaue Speichenform zu erhalten, und nachdem die abgepressten Stücke in einem Temperofen von inneren Spannungen befreit sind, werden dieselben erst der Bearbeitung unterworfen. Hierzu dient die in Fig. 17 vorgeführte Sonderdrehbank mit cylindrischem Stahlhaltergehäuse für drei oder mehr Drehwerkzeuge und central durchgehender Bohrstange, welche vom Reitstock aus vorgetrieben wird.

Sämmtliche Dreh- und Bohrarbeiten einer Seite werden gleichzeitig ausgeführt, wobei ein an der Planscheibe angesetztes Becherschöpfwerk das Kühlwasser aus dem Troge hebt.

Textabbildung Bd. 298, S. 104

Auf einer gewöhnlichen Universalfräsmaschine mit Rädertheilwerk werden nun acht Stück solcher Räder auf einem Dorn zwischen starken Deckplatten gespannt und die Zahnlücken nach genauer Theilung ausgefräst. Alsdann werden die einseitig abgedrehten, mit gefrästen Zähnen versehenen Kettenräder g mit der Kurbelnabe f durch Nieten und Hartloth verbunden und in dieser Verbindung fertig gedreht.

Zum Drehen der Radnaben, Büchsen und der verschiedenen Zapfen werden eine grosse Zahl mit Hilfsvorrichtungen für bestimmte Zwecke ausgerüstete kleinere Drehbänke (Fig. 18) gebraucht, während zum Fräsen der an einer Rosette der Triebradnabe befindlichen Kettenzähne Hobeltischfräsmaschinen mit stehender Spindel und Rädertheilwerk in Verwendung kommen.

(Schluss folgt.)

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