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Tretlagerwellenbelastung

Das Drehmoment (M) beansprucht jede Tretlagerwelle auf Torsion. Entsprechend werden Wellen konstruiert, in Durchmesser + Qualität ausgelegt um Festigkeit & Steifigkeit gegen Verdrehung auszuhalten.
Doch nur bei der Einleitung der Trittkraft auf die linke Kurbel entsteht antriebsbedingt eine Torsionsbelastung auf die Tretlagerwelle, da über die Welle die Kraft zur rechten Seite übertragen wird. Bei Krafteinwirkung über das rechte Pedal unterliegt die Welle keiner antriebsbedingten Torsion, weil hier die Kraft direkt über die rechte Kurbel auf das Kettenblatt und die Kette weitergeleitet wird.

Da beim Tretantrieb des normalen Fahrrads die Kraft meistens von oben wirkt, steigt die Länge des Hebelarmes nach überschreiten des oberen Totpunktes ständig mehr an. In jeder waagerechten Position erreicht er seine volle Länge und verkleinert sich zum unteren Totpunkt wieder. Deshalb wird das an der Welle maximal wirkende Drehmoment tatsächlich nur kurzfristig erreicht - nämlich genau dann, wenn die Kraftwirkung im rechten Winkel zur Kurbel steht.

Steht die Kurbel aber nicht waagerecht, sondern z.B. 45° nach dem oberen Totpunkt (bei senkrecht nach unten wirkender Tretkraft), so errechnen wir das Drehmoment folgendermaßen:

M = F x (r x sin 45°)
M = 950N x ( 0,17m x sin 45° ) = 114 Nm

Neben einer sehr hohen Torsionsbelastung wird jede Tretlagerwelle nun auch auf Biegung beansprucht, da die Trittkraft nie direkt über dem Lager wirkt, sondern immer ein ganzes Stück außerhalb (Abstand zwischen Pedal und Tretlagerung). Bei jeder Tretlager- & der dazu passenden Kurbelgarniturkonstruktion sollte also der Hebel zwischen Pedal und Lager immer möglichst gering bleiben. Somit ist auch wieder eine hohe Steifig- und Festigkeit der entsprechenden Komponenten notwendig.

Je größer die Biegebelastung auf der Tretlagerwelle, desto stärker werden die Lager des Tretlagers beansprucht. Das rechte Lager immer stärker (wegen der Nähe zum Kettenblatt) als das Linke.



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