Projekt Umbau Glockentretlager auf Norm-Lager

Veranlassung

Glockentretlager werden nicht mehr hergstellt. Meist sind die Konen verschlissen (Lagerschalen bekommt man mit Glück noch..., Kugeln bisher kein Problem; Stand 2003-11-17). Passende Ersatz-Konen gibt es definitiv nicht, denn anscheinend hat jeder Tretlagerhersteller bei jedem seiner Tretlager die Festlegung der Durchmesser, Gewindeart, Steigungen, Konenform den Drehern an den Maschinen überlassen; und die wußten sich wohl nicht anders zu helfen, als die Werte mit dem Würfel festzulegen. Das einzige immergleiche sind die Lagerschalen und die Kugelringe (und die auch nicht immer). Ansonsten paßt nichts!

Was tun? - Die praktikabelste Lösung: alles wieder zusammenbauen und sich nicht über eingelaufene Konen aufregen. Punkt.

Allerdings: nachdenken über eine Lösung schadet auch nicht...

Vor Jahren wollte ich schon einmal ein Glockentretlager umbauen auf damals gerade noch erhältliche (einheitlichere) Thomson-Tretlager-Konen. Folgende Schwierigkeiten gab es damals:

• Die Kurbel-Vierkante paßten nicht zu den erhältlichen Einheits-Vierkantachsen.
• Die Vierkante der Achsen mußten mühsam so "hingeflext" werden, daß sie exakt in die vorhandenen alten Kurbeln paßten.
• Dadurch wurde die Achse zu schmal.
• Die Konen mußten schmaler gemacht werden, was sehr, sehr mühsam ist (nix Feile..., stundenlanges Schleifen/Kühlen an der Flex! Viel heiße Finger...)
• Die originalen Befestigunsmuttern der Tretkurbeln mußten ersetzt werden durch häßliche Normschrauben
• Insgesamt funktionierte die Sache dann schon, aber letztlich war mir dann der Rückbau auf die verschlissenen Original-Konen doch lieber. Und zukunftssicher war der Umbau auf Thomson-Tretlager-Achsen schon damals Anfang/Mitte der 1990er nicht.

Anforderungen

• Tretlager soll äußerlich unverändert erscheinen
• Da nur die vorhandene Tretlagerachse in die Vierkantkonen der Tretkurbeln paßt, muß die Tretlagerachse weiterverwendet werden.
• es sollen möglichst viele Originalteile weiterverwendet werden.
• Es sollen leicht erhältliche Norm-Lager eingesetzt werden
• Die Fertigung von "Anpaß-Teilen" muß mit "Haushaltsmitteln" möglich sein: Sägen, Feilen, einfache Drehmaschine mit Leitspindel und Räderkasten für metrische und ggf. zöllige (!) Rechts- und Links-Gewinde.
• Bei Drehteilen soll kein (Innen-)Gewindedrehen erforderlich sein (wird sich aber wahrscheinlich nicht umgehen lassen, wenn man die Original-Konen erhalten will)
• die Anpaß-Teile müssen aus "Haushalts-Material", ST-37 oder Aluminium, herstellbar sein; also keine zu härtende Teile, oder gar in härtbaren Silberstahl zu drehende Innen-Gewinde.
• Die Konstruktion soll die alternative Weiterverwendung der Öl-Verlustschmierung zulassen, inklusive neu einzuziehendem Staubschutz- und Ölverteilrohr.

Hilfe

Dies ist erst der Anfang des Projektes. Ich führe es öffentlich, um evtl. Leute zu finden, die ähnliches vorhaben; um es zu dokumentieren. Hilfe, Anregungen, Ideen, Tips von Konstrukteuren sind gerne willkommen: Mail an mich mit Subject: Tretlager-Umbau

Planung

Die Anforderungen und ihre Folgen:

• Die Tretlagerachse muß erhalten bleiben, darf also nicht z.B. dünner gedreht werden; das geht schon deswegen nicht, weil dabei die (proprietären) Gewinde von Fest- und Stellkonus entfernt würden. Außerdem soll man das Tretlager notfalls wieder in den Originalzustand rückbauen können (das Umbau-Projekt könnte ja scheitern, also wichtig!).

Lösungsansatz: die originalen Lagerschalen werden ersetzt durch eigene, die jeweils den Außenring eines auszuwählenden Normlagers aufnehmen; die originalen Konen werden ersetzt durch eigene, die jeweils den Innenring des gewählten Lagers aufnehmen. Die Kontermutter der Stellkonusseite und die Nasenscheibe etc. werden weiterverwendet.

Ein möglicher Kandidat für ein passendes Kugellager sind die 480.12005, Durchmesser 35/17, z.B. erhältlich bei http://www.vitelli.ch/. Offene Frage: reicht Innendurchmesser 17 mm aus? - Muß mal nachmessen... - Nein, geht nicht, die Achse, die ich eben vermessen habe, mißt 18 mm im Durchmesser. Ein Kugellager mit Maßen zwischen 35-38/20-22 müßte es sein.

Ich habe passende Lager gefunden: Chiih Chinn Industry Co., LTD bietet unter Products / Ball Retainers/Bearings diverse Norm-/Austausch-Lager für Fahrradbau an; unter anderen (d=/D=/B=):

http://www.ina.de/

Als einziges Lager kommt das 6804-2RS (22.0/32.0/7.0) in Frage (das 6204E-2RS scheint eine Sondertype für extra-beengte Platzverhältnisse zu sein.) Das Lager erscheint mit zwar etwas fimpflig ( (D-d)/2 = (32mm - 22mm) / 2 = 5mm !), aber wenn es entsprechend leicht erhältlich/billig ist, spricht nichts gegen einen häufigeren Austausch.

Besser erscheint mir nun nach weiterer Sucherei das 61904 mit den Maßen 20/37/9: Ersatzkonus mit Außendurchmesser 20.0mm bei Achsdurchmesser von 18mm erscheint machbar; für die Ersatzlagerschalen bei einem Tretlagergehäuse von 40.0mm ergibt sich etwa 1.5mm "Fleisch", sollte reichen.

Das Tretlager wird "von rechts bestimmt" (genauer: von der Kettenradseite): das Kettenrad muß nach dem Umbau wieder "an der gleichen Stelle" laufen. Die Kugellager sollen möglichst weit außen sitzen, damit die Lager und die Welle möglichst wenig beansprucht werden. Zuerst wird festgestellt, ob etwas dagegen spricht, das Lager weiter nach außen zu verlegen; ansonsten wird der Ersatz-Festkonus wieder die gleiche Form wie der Originale bekommen, im Außendurchmesser evtl. so erweitert, daß er den Lagerspalt zwecks weiterem Staubschutz überdeckt (innen an der Anlaufflanke etwas abgesetzt, damit er nicht am Lager-Außenring schleift); Gewinde gemäß dem Original; Lagersitzfläche gemäß dem gewählten Lager.

Die Ersatz-Lagerschalen bekommen einen Rand von 2,0mm; die Tiefe der Ersatz-Lagerschalen ergibt sich aus diesem Rand, plus die Lagerbreite B, plus der Dicke des "axialen Sitzfleisches" des Ersatz-Konus', plus einem eventuellen weiteren Versatz nach innen, um die originale Lage des Kettenrades wieder einzustellen.

Sowohl Fest- als auch der Stellkonus müssen ein passendes Gewinde haben, denn der Festkonus muß "festgeballert" werden; mit dem Stellkonus wird das Lagerspiel eingestellt und mit der originalen Kontermutter arretiert.

Weitere Gedanken:

• Bezugspunkt für die Konstruktion Konus/Lagerschale ist auf der Tretlagerwelle der Anlaufsteg des Stellkonus. Davon ausgehend werden folgende Maße gemessen: die Breite des Festkonus (Stellkonus meist gleich breit); die Tiefe t, mit der die Außenseite des Original-Festkonus' in der Original-Lagerschale eingerückt ist. Die Summe dieser Maße ergibt die Gesamttiefe T der Ersatzlagerschale.
• Die Ersatzkonen dürfen maximal genauso breit sein wie die Original-Konen. Je nach den Platzverhältnissen (meist auf der Festkonusseite mehr) kann der Anlauffläche des Ersatz-Konus etwas mehr Fleisch spendiert werden, sodaß mehr stützende Gewindegänge in der Flanke zu liegen kommen, damit die dünne radiale Auflagefläche nicht so leicht abreißt. Auf der Stellkonusseite muß der Konus außen an genau derselben Stelle auf der Welle enden, damit die Nasenscheibe und die Kontermutter wieder wie vorher Platz finden.
• Wenn man hier der axialen Anlauffläche mehr Fleisch spendiert, hat das eine Verschiebung des neuen Lagers nach innen zur Folge. Wenn die Breite der Sitzfläche des Ersatzkonus' schmaler gestaltet werden muß als die Breite B des Normlager, muß ggf. der Anlaufsteg etwas abgedreht werden; meist nicht viel, denn die Tretlagerwellen wurden meist aus Rundmaterial mit dem Durchmesser 20mm gefertigt, dasselbe Maß wie der Innenringdurchmesser d des Lagers 61904.
• Meist ist die Außenseite des Original-Konus' bündig mit der Außenkante der Lagerschale. Dazu kommt noch die evtl. oben gemessene Einrücktiefe t.

Ich habe dazu ein paar technische Zeichnungen mit dem Programm QCad angefertigt, siehe Zeichnungen/:

• Eine Zusammenbauzeichnung von komplettem altem Lager, dem gegenübergestellt die Welle mit neuem Konus, Normlager, neuer Lagerschale (mit Bemaßung):
  • QCad-Quelldatei: Zusammenbau-00.00.001.dxf;
  Weitere Ausgabeformate:
  • PostScript auf DIN-A4-Papier, bzip2-komprimiert: Zusammenbau-00.00.001-A4.ps.bz2;
  • Encapsulated PostScript, bzip2-komprimiert: Zusammenbau-00.00.001.eps.bz2;
  • PDF (Version 1.2) auf DIN-A4-Papier: Zusammenbau-00.00.001-A4-PDF-1.2.pdf;

Die Zeichnungen sind erste Entwürfe, sie werden durch neue Versionen ergänzt. Evtl. wird auch die Datei-/Verzeichnisstruktur noch verbessert.

Realisierung

Die Realisierung des Projektes beginnt damit, eine Bezugsquelle für das Lager 61904-RS zu erschließen, bzw. festzustellen, ob es weit verbreitet ist (second source), und Übungen im Gewindedrehen...

Als nächstes kommt die Fertigung der beiden Ersatz-Konen, denn sie sind der schwierigste Teil: Drehen eines unbekannten, schwer zu ermittelnden (da zölligen) Innengewindes... Wenn die beiden Konen existieren, dann sollten die beiden Lagerschalen nur noch Routine sein.

2003-11-??: Die Lager des Typs 61904-2Z habe ich bekommen bei meinem örtlichen INA-Vertriebspartner Max Lamb GmbH & Co. KG, http://www.lamb.de/, in Nürnberg: ein Anruf, eine interne Umlagerung, und nach einem Tag konnte ich meine beiden Lager abholen.

2003-12-12: Die ersten Ersatz-Konen sind fast fertig. Nur messen sollte man halt genau...: ich war der Meinung, auf der Tretlagerwelle eine Steigung vom 1mm/U gemessen zu haben, und hatte mich voll Freude ans Werk gemacht. Nur war beim "Anprobieren" des Gewindes immer nach ein paar Umdrehungen Schluß, das Gewinde mußte immer weiter freigedreht werden... Komisch... Naja, sind ja meine ersten Gewinde, die ich drehe... Trotzdem komisch... - Darauf der Verdacht: doch Zoll-Gewinde? Die Messung ergab: exakt 24 Gang auf 25,4mm (1 Zoll)...

Also Unterlagen zur Drehmaschine zusammengesucht, Bestandsaufnahme der Wechselräder, eine Zahnradkombination für 24 Gang/Zoll ausgeknobelt... Heute rüsten wir 'mal die Maschine um.

Da mir mein Drehmaterial (St37) ausging, und ich ahne, daß bei einem Wellendurchmesser von 18mm und einem Kugellager-Innenring-Durchmesser von 20mm die Konen bei starker axialer Belastung abreißen (nur 1mm "Fleisch", in das auch noch der Geweindegang eingeschnitten ist), sollte etwas zäherer Stahl her. - Mein lokaler Stahl-Dealer verkaufte mir "Automatenstahl" (vermutlich SMn28k); was ich inzischen darüber aus dem Web gelernt habe, ist, daß er sich auf schnelllaufenden Fertigungsautomaten (Drehmaschinen) besser zerspanen lassen soll, ansonsten eher ähnlich zu normalem Baustahl (z.B. St37). Na, mal sehen, teuer genug war das Zeug ja... Hoffentlich auch etwas zäher...

Sollten die Konen tatsächlich abreißen, muß ein Stahl-Dealer her, der genauer weiß, was er einem verkauft und mehr Auswahl hat; und/oder man muß doch (bei einer 18mm-Welle) zu den Lagern des Typs 61805 (d=25,0mm, D=37,0mm, B=7,0mm) greifen... Die erscheinen mir sehr zierlich für den Zweck; aber da es Normlager sind, tut ein häufigerer Austausch außer etwas Geld und Montagearbeit nicht weiter weh...

2003-12-30: Mittlerweile sind die ersten Konen und die Lagerschalen fertig. Das zugehörige Fahrrad muß jetzt restauriert werden; das kann dauern: da es "nur" das x-te Fahrrad ist, läuft das eher niederprior; zudem muß an dem auftragsgelöteten 26-Zoll-Damenrahmen eine Verstärkung in das Sattelrohr eingelötet werden, eine Arbeit für den Fachmann...

Wird fortgesetzt...

© 2003 ich
Erstellt: Mon Nov 17 23:54:35 CET 2003
Letzte Aktualisierng: 
Sat Jun 12 15:43:44 CEST 2004
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