Technik - Laufräder - Laufradbau

von Sheldon Brown

Original: Wheelbuilding by Sheldon Brown
Übersetzung: D. Bettge (3/2002)

Materialien:	Naben	Speichen	Nippel	Felgen
Los geht's:	Vorbereitung	Werkzeuge	Speichenlängen Berechnung	Literatur
Einspeichen:	Definitionen	Die Schlüssel-Speiche	Die zweite Gruppe	Führende Speichen
Justieren:	Spannung und Schlag	Speichenverdrehung	Spannungsabbau	Welche Seite?
Speichenmuster:	Semi-tangential	Radial	Halb-radial	Exotische Muster

Warum Laufräder selbst bauen?

Die hohe Verfügbarkeit billiger, gut gebauter Ersatzlaufräder hat für die Fahrradläden die Notwendigkeit verringert, selbst Laufräder zu bauen. Nichtsdestotrotz gibt es Situationen, in denen benutzerspezifisch aufgebaute oder neu eingespeichte Laufräder benötigt werden, besonders bei höherwertigen Fahrrädern, wo es schade wäre, die teuren Naben wegzuwerfen.
Der Aufbau von Laufrädern ist ein wichtiger Meilenstein in der Ausbildung eines Fahrradmechanikers. Ein "Mechaniker", der diese grundlegende Fertigkeit nicht erlernt hat, kann sich nicht als voll ausgebildeter Profi bezeichnen und wird sich immer jenen unterlegen fühlen, die den Laufradbau zu ihren Fähigkeiten zählen können.
Obwohl dieser Artikel ursprünglich für professionelle Mechaniker gedacht war, so ist doch Erfahrung im Laufradbau von unschätzbarem Wert für alle Radfahrer/innen, die Wartung und Reparaturen selbst durchführen möchten.
Das Aufbauen von Laufrädern aus Einzelteilen ist der beste Weg, die Kunst des Zentrierens zu lernen und ein Gefühl dafür zu bekommen, wie ein Laufrad auf veränderten Speichenzug reagiert. Dies lernt man besser anhand von neuen, unbeschädigten Teilen als wenn man ein altes, beschädigtes Laufrad repariert.

Der Anfang

Während ein erfahrener Laufradbauer ein gutes Laufrad in weniger als einer Stunde anfertigen kann, sollte ein Anfänger damit rechnen, mehrere Stunden zu benötigen. Es ist am besten, dies alles nicht auf einen Sitz vollbringen zu wollen, weil die anfängliche Langsamkeit des Zentrierens schnell zu Frust führen kann. Es ist besser, die Arbeit über Nacht beiseite zu legen als durch Ungeduld ein Rad zu ruinieren, das sich auf dem besten Weg befindet.
Dieser Artikel befasst sich mit dem Aufbau eines Hinterrades, weil das der kompliziertere Fall ist. Es wird eines mit 36 Speichen sein, die 3-fach gekreuzt werden.

Werkzeuge

Sie werden einen Schlitz-Schraubenzieher benötigen, einen Nippeldreher (ich benutze einen DT-Nippeldreher, aber den Meisten wird ein 50-Dollar-Nippeldreher zu teuer sein. Mein bevorzugter preiswerter Nippeldreher ist einer aus Plastik mit einem Stahl-Einsatz, "Spokey" genannt), einen Zentrierständer und eine Zentrierlehre.

Weiterhin ist es hilfreich, ein Tensiometer (zum Messen der Speichenspannung) und einen elektrischen Schraubenzieher mit einem passenden Einsatz zu haben (mein bevorzugter Einsatz ist ein abgenutzter Kreuzschlitz-Einsatz, bei dem ich zwei der vier Ecken abgeschliffen habe, so dass ein flaches Blatt mit einem Stift in der Mitte übrig ist. Der Stift passt in das Loch in der Mitte des Nippels, so dass der Schraubendreher nicht abrutschen kann).

Materialien

Naben

Alle modernen Naben von höherer Qualität sind heutzutage aus Aluminium. Bessere Naben werden für gewöhnlich durch Schmieden hergestellt, und nur geschmiedete Naben sollten für radial-gespeichte Vorderräder verwendet werden. Grundsätzlich möchte ich von überteuerten "Boutique"-Naben abraten, die durch CNC-Fräsen hergestellt wurden, weil deren Flanken normalerweise schwächer sind als die von geschmiedeten Naben.
Wenn Sie neue Naben kaufen, liefert Shimano in den meisten Fällen den höchsten Gegenwert fürs Geld. Wenn Sie das absolut Beste wollen und Kosten keine Rolle spielen, kaufen Sie Phil Wood (in den USA vielleicht, Anm. d. Übersetzers).
Speichen

Das Material der Wahl für Speichen ist rostfreier Stahl. Rostfreier Stahl hat eine hohe Festigkeit und rostet nicht. Billige Laufräder werden mit Speichen aus verchromtem oder verzinktem nicht rostfreiem Stahl aufgebaut. Die führenden Speichenhersteller auf dem US-Markt sind DT und Wheelsmith.
Titan wird ebenfalls für Speichen benutzt, was meiner Meinung nach rausgeschmissenes Geld ist. Titan-Speichen sollten nur mit Messing-Nippeln verbaut werden, doch diese Kombination ist nicht wirklich leichter als Stahlspeichen mit Aluminium-Nippeln.
Es gab auch schon Carbon-Speichen, aber sie haben sich als bruchanfällig und gefährlich herausgestellt.
(Neuerdings gibt es System-Laufräder mit Aluminium- und mit Vectran-Speichen, Anm. d. Übersetzers)

Speichenmaße

Der Durchmesser von Speichen wird manchmal in Form von Maßeinheiten für Drähte angegeben ("wire gauges"). Es gibt verschiedene nationale Systeme von Drahtmaßen, was zu großer Verwirrung geführt hat. Ein besonderes Problem ist, dass die französischen Drahtmaße für dünnere Speichen kleiner sind, während die amerikanischen bzw. britischen Drahtmaße für dünnere Speichen größer werden.
Die ISO-Norm ignoriert deshalb die Drahtmaße und definiert Speichen über ihren Durchmesser in Millimeter:
U.S./British 13 gauge entspricht 2.3 mm
U.S./British 14 gauge entspricht 2.0 mm
U.S./British 15 gauge entspricht 1.8 mm
U.S./British 16 gauge entspricht 1.6 mm

Es gibt Speichen mit konstantem Durchmesser und solche mit variablem Durchmesser (konifizierte Speichen). Speichen mit konstantem Durchmesser sind über ihre gesamte Länge gleich dick. Konifizierte Speichen gibt es in fünf verschiedenen Versionen:

Einfach konifizierte Speichen sind zur Nabe hin dicker als normal und weisen über ihre restliche Länge die üblichen Durchmesser auf. Einfach konifizierte Speichen sind unüblich, werden aber gelegentlich für Schwerlast-Anwendungen eingesetzt, wenn eine Speiche, die dicker als üblich ist, in einer Felge mit normal großen Löchern benutzt werden soll.
Doppelt konifizierte (Doppel-Dickend oder DD-)Speichen sind an den Enden dicker als im Mittelbereich. Die gängigsten Durchmesser sind 2.0/1.8/2.0 mm und 1.8/1.6/1.8 mm. DD-Speichen leisten mehr als nur Gewicht zu sparen. Durch die dicken Enden sind sie in diesen Bereichen genauso belastbar wie Speichen mit entsprechendem konstanten Durchmesser. Der dünnere Mittelbereich sorgt aber für deutlich höhere Elastizität. Dadurch können sie stärker gedehnt werden, wodurch die Speichenenden geschont werden.
Außerdem können bei einem Laufrad, das einer hohen lokalen Belastung ausgesetzt wird, die am stärksten belasteten Speichen sich so weit dehnen, dass die Belastung teilweise auf die benachbarten Speichen verteilt wird. Dies ist besonders wertvoll, wenn es darum geht, wie viel Belastung eine Felge rund um die Speichenlöcher aushält.
Dreifach konifizierte Speichen, wie z.B. die DT Alpine III, sind die beste Wahl, wenn Belastbarkeit und Zuverlässigkeit das primäre Ziel sind, wie es bei Tandems und Reiserädern der Fall ist. Diese Speichen vereinen die Vorteile von einfach und doppelt konifizierten Speichen. Die DT Alpine III ist beispielsweise am Kopf 2.34 mm dick, in der Mitte 1.8 mm und am Nippelende 2.0 mm.
Einfach und dreifach konifizierte Speichen lösen eines der großen Probleme im Laufradbau: Weil Speichen gerollte und nicht geschnittene Gewinde haben, ist der Außendurchmesser der Gewinde größer als der Grunddurchmesser des Speichendrahts. Weil die Löcher in den Nabenflanken so groß sein müssen, dass die Gewinde durchpassen, sind sie eigentlich größer, als es für den Speichenkopf nötig wäre. Dies ist unerwünscht, denn ein passgenauer Sitz des Speichenbogens am Kopf im Nabenloch ist entscheidend für eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdungsbruch.
Da einfach oder dreifach konifizierte Speichen am Kopf dicker sind als am Gewinde, können sie mit Naben benutzt werden, bei denen die Speichenlöcher gerade groß genug sind für die Speichenköpfe.
Aero- (elliptische) Speichen sind eine Variante von doppelt konifizierten Speichen, bei denen aber der Mittelteil zu einem elliptischen Querschnitt abgeflacht ist, wodurch sie ein wenig aerodynamischer sind als Speichen mit rundem Querschnitt. Die (in den USA) am weitesten verbreitete Speiche dieses Typs ist die Wheelsmith Aero. An den Enden ist sie 1.8 mm dick. Der Mittelteil entspricht von der Querschnittsfläche her 1.6 mm Durchmesser, besitzt aber die Form einer Ellipse von 2.0 mm x 1.4 mm. Diese Aerospeiche ist meine erste Wahl für Hochleistungs-Anwendungen, nicht so sehr wegen des (nicht bezifferbaren) aerodynamischen Vorteils, sondern weil der Laufradbauer anhand des abgeflachten Mittelteils genau sehen kann, ob die Speiche nach dem Zentrieren noch verdreht ist und ausgerichtet werden muss. Dies hilft, Laufräder zu bauen, die "stehen", also nicht nachzentriert werden müssen.
Aero- (Messer-)Speichen haben eine deutlichere Aero-Form, nämlich eher flach als elliptisch. Diese sind zwar die aerodynamischsten Speichen, leider passen sie sie aber normalerweise nicht durch die Löcher einer normalen Nabe, weil sie zu breit sind. Um die Messerspeichen trotzdem hindurch zu bekommen, müssen die Naben löcher mit einer Feile geschlitzt werden. Das kann die Flanken der Naben schwächen, und normalerweise erlischt die Garantie des Nabenherstellers. Außerdem ist das eine Menge Ärger.
In den frühen 90ern waren Hoshi-Messerspeichen in Mode, die ein doppelt gebogenes Ende statt eines normalen Kopfes hatten. Das erlaubte es, die Speichen "Kopf voran" in die Nabe einzufädeln, so dass sie mit normalen Naben verwendet werden konnten. Unglücklicherweise stellte sich heraus, dass sie oft brachen, so dass ich sie nicht empfehlen kann.

Für alle, die das interessiert, ist hier eine Tabelle mit Speichen-Gewichten.
Nippel

Nippel bestehen normalerweise aus vernickeltem Messing. Dies ist eine gute Wahl, denn in Messing lassen sich sehr saubere Gewinde schneiden, und Messingnippel korrodieren nicht so schnell fest.
Für Leichtbau-Laufräder gibt es Aluminium-Nippel. Sie sparen ein kleines bisschen Gewicht, und sie können sehr zuverlässig sein, wenn sie richtig verwendet werden. Sie sollten nur mit geösten Felgen verbaut werden, deren Ösen nicht aus Aluminium sind, weil weil ein Al-Al-Kontakt zwischen Felge und Nippel zum chemischen Verschweißen führen kann, wodurch die Nippel unbeweglich werden.
Felgen

Früher wurden Felgen aus Stahl hergestellt. Stahl ist heute aber veraltet und wird nur noch an den billigsten Fahrrädern vebaut. Aluminium-Felgen haben die Stahlfelgen verdrängt, weil sie leichter, haltbarer und rostfrei sind und eine bessere Bremsleistung erlauben.
Moderne Felgen werden aus extrudiertem (stranggepresstem) Aluminium gefertigt. Dabei wird fast geschmolzenes Aluminium durch eine Düse gepresst, deren Querschnitt die Form des Felgen-Querschnitts hat. Die extrudierten Stränge werden zu Ringen gebogen. Die Nahtstelle wird verschweißt, oder es wird ein Verbindungsstück in die offenen Enden gesteckt.
Viele gute Felgen haben Ösen, die die Speichenlöcher verstärken.

Speichenlängen-Berechnung

Wenn Sie Speichen kaufen wollen, deren Länge zu der Felge, der Nabe und dem Speichenmuster passt, muss der Händler in der Lage sein, die korrekten Speichenlängen zu bestimmen. Die meisten Händler tun das heutzutage mit einem Computer-Programm. Wenn Sie die Berechnungen selbst durchführen möchten, können Sie im Internet diverse Utilities finden, z.B.:

Damon Rinard's Excel-Tabelle, inklusive einer Datenbank mit Felgen und Naben.

John Buchanan's Website hat einen Taschenrechner, der die nötigen numerischen Eingaben verlangt.
Danny Epstein's verlangt ebenfalls numerische Eingaben.
Edmonton Bicycle Club benötigt numerische Eingaben.
Dan Halem's Online-Berechner hat eine Datenbank.
Ben Manthey's Version benötigt numerische Eingaben.
Roger Musson's "Wheelpro" Speichenlängen-Berechner hat eine Datenbank.

Sutherland's Handbook for Bicycle Mechanics beinhaltet Graphiken und Tabellen, mit deren Hilfe man Speichenlängen bestimmen kann.
Zur Not kann man ein vorhandenes Laufrad mit dem gleichen Speichenmuster nehmen und anhand dessen Speichenlängen den benötigten Maßen recht nahe kommen.

Definitionen

Hinweis: Alle Laufrad-Zeichnungen in diesem Artikel
zeigen das Rad von der rechten (Ritzel-)Seite.

In diesem Artikel werden 3 nicht-Standardausdrücke benutzt, weil es in der Industrie keine Übereinkunft über Standardausdrücke gibt:

"Schlüssel"-Speiche. Dies ist die erste Speiche, die eingebaut wird. Ihre Position bestimmt die Positionen aller anderen Speichen.
"Folgende" Speichen. Im Fall eines Hinterrades sind die folgenden Speichen diejenigen, die gespannt werden, wenn der Fahrer Kraft aufs Pedal bringt. Sie heißen "folgend", weil sie nach hinten zeigen von der Richtung aus gesehen, in die die Nabe bewegt wird. In den Abbildungen in diesem Artikel sind die folgenden Speichen rot und gelb dargestellt.
"Führende" Speichen. Diese Speichen verlassen die Nabe in ihrer Drehrichtung. Sie sind in zwei verschiedenen Blautönen dargestellt.

Die "folgenden" Speichen ziehen die Felge unter dem Drehmoment der Nabe stärker. Die "führenden" Speichen tragen zum Antrieb bei, indem sie weniger stark ziehen. Jede Gruppe von Speichen leistet ihren Beitrag dazu, die Felge entsprechend der Drehung der Nabe anzutreiben.
Manche Autoren haben die folgenden Speichen "antreibende" oder "ziehende" genannt und die führenden "Spannungs-" oder "statische" Speichen. Diese Begriffe können verwirrend sein, weil alle Speichen zum Antrieb beitragen. Sie stehen alle unter Spannung, und alle ziehen. Je nachdem, wie man es betrachtet, sind entweder alle oder keine "statisch". (Dank an John Forester dafür, dass er die Begriffe "führend" (engl. "leading") und "folgend" (engl. "trailing") vorgeschlagen hat.)

Vorbereitung

Die Gewinde der Speichen und die Speichenlöcher in der Felge sollten generell mit leichtem Fett oder Öl geschmiert werden, so dass die Nippel später leicht genug gedreht werden können, um die Speichen auf eine hohe Spannung zu bringen. Dies ist wegen der höheren Qualität moderner Speichen, Nippel und Felgen nicht mehr so wichtig wie früher, aber es ist immer noch eine gute Praxis. Im Falle von Antriebsrädern bei Kettenschaltungen braucht nur auf der rechten (Antriebs-) Seite geschmiert zu werden. Auf der linken Seite ist die Speichenspannung so niedrig, dass die Nippel auch ungeschmiert leicht gedreht werden können. Wenn diese geschmiert werden, kann es sein, dass sie sich beim Fahren von selbst lösen.

Speichenmuster

Das Einziehen der Speichen geschieht am einfachsten im Sitzen, während man die Felge auf der Kante im Schoß hält. Leute, für die Laufradbau das tägliche Brot ist, beginnen, indem sie alle Speichen in die Nabe fädeln und sie dann eine nach der anderen mit der Felge verbinden. Dies ist am schnellsten bei der Serienfertigung, aber ein Gelegenheits-Laufradbauer läuft so eher Gefahr, Fehler zu machen.
Nicht-professionelle Laufradbauer montieren die Speichen die Speichen normalerweise in "Gruppen". Ein konventionelles Laufrad hat 4 Gruppen von Speichen: Die Hälfte der Speichen geht zum rechten Nabenflansch, die andere Hälfte zur linken Seite. Auf jeder Seite sind die Hälfte der Speichen "folgende" Speichen, die anderen "führende" Speichen.

Die "Schlüssel"-Speiche

Die erste Speiche, die eingesetzt wird, ist die "Schlüssel-Speiche". Diese Speiche muss an der richtigen Stelle sitzen, sonst sitzt das Ventilloch an der falschen Stelle (also unterhalb einer Speichen-Kreuzung, was das Pumpen erschwert) und/oder die Bohrungen in der Felge stimmen vielleicht nicht mit den Richtungen der Speichen überein (die Löcher in der Felge zeigen abwechselnd ein wenig nach links und nach rechts). Die Schlüssel-Speiche ist außerdem eine folgende Speiche auf der Freilaufseite. Es ist am einfachsten, mit den folgenden Speichen zu beginnen, weil diese in unserem Fall die Nabenflansche auf der Innenseite verlassen sollen. Wenn man mit außen verlaufenden Speichen beginnt, ist es schwieriger, die innen verlaufenden Speichen einzusetzen, weil dann schon vorher eingezogenen Speichen im Weg sind.
Da die Schlüssel-Speiche eine folgende Speiche ist, sollte sie den Nabenflansch auf der Innenseite verlassen, während der Speichekopf außen sitzt (s. Anmerkung weiter unten "Welche Seite des Flansches?").
Es ist gebräuchlich, die Felge so zu montieren, dass die Beschriftung von der linken Seite des Fahrrades gelesen werden kann (Sheldon schreibt rechte Seite, was ich unüblich finde, Anm. d. Übers.). Wenn die Nabe einen Schriftzug auf dem Nabenkörper hat, sollte sie so eingebaut werden, dass die Schrift durch das Ventilloch gelesen werden kann. Diese Dinge beeinflussen die mechanische Qualität des Laufrades in keiner Weise, aber gute Laufradbauer schenken solchen Details aus Gründen der Ästhetik und einer gewissen Berufsehre wegen Beachtung.
Felgen sind entweder "rechtshändig" oder "linkshändig" gebohrt. Dies hat mit der Orientierung zwischen dem Ventilloch und den Speichenlöchern zu tun. Die Speichenlöcher sitzen nicht mittig in der Felge, sondern sind abwechselnd etwas links und rechts versetzt: Die Löcher, die die Felge linkerhand verlassen, sind für Speichen, die zum linken Nabenflansch laufen, für die rechte Seite gilt Entsprechendes. Bei manchen Felgen ist das Speichenloch vor dem Ventilloch nach links, bei anderen nach rechts versetzt. Dies ändert sich nicht durch Umdrehen der Felge. Welche Felge ist aber "rechtshändig" und welche "linkshändig"? Ich kenne niemanden, der je eine Erklärung versucht hätte! Wichtig sind aber die Auswirkungen der Händigkeit.
Je nach Händigkeit muss die Schlüssel-Speiche direkt neben dem Ventilloch oder aber ein Loch weiter sitzen. Das richtige Loch ist dasjenige, welches zur entsprechenden Seite der Nabe zeigt. Von der rechten (Freilauf-) Seite gesehen läuft die Schlüssel-Speiche gegen den Uhrzeigersinn und trifft - wie gesagt - die Felge rechts direkt neben dem Ventilloch oder ein Loch weiter. Das Ziel der ganzen Aktion ist es, dass die vier Speichen in der Umgebung des Ventillochs von diesem weg zeigen, so dass das Ventil beim Pumpen gut erreichbar ist.
Schraube nun einen Nippel ein paar Umdrehungen weit auf die Schlüssel-Speiche, so dass sie an Ort und Stelle gehalten wird. Ziehe als nächstes eine weitere Speiche in die Nabe ein, zwei Löcher entfernt von der Schlüssel-Speiche, so dass zwischen ihnen ein Loch frei bleibt. Diese Speiche geht 4 Löcher entfernt von der Schlüssel-Speiche durch die Felge, so dass 3 Löcher zwischen ihnen liegen, das Ventilloch nicht mitgezählt.
Fahre mit weiteren Speichen entsprechend fort, bis alle 9 Speichen der ersten Gruppe eingezogen sind. Prüfe zweimal, dass am Nabenflansch jedes zweite Loch besetzt ist (jedes andere Loch muss frei sein) und an der Felge jedes vierte (und dazwischen je 3 Löcher frei). Vergewissere dich, dass die Speichen auf derselben Seite durch die Felge gehen wie es dem Nabenflansch entspricht. Es sollte jetzt so aussehen:

Die zweite Gruppe

Drehe das Rad jetzt um und schau die Nabe von der Seite an. Die Löcher im linken Flansch sind nicht gegenüber denen auf der rechten Seite, sondern jeweils genau auf halbem Weg dazwischen. Wenn du das nicht sehen kannst, dann stecke eine Speiche durch ein Loch auf der linken Seite und schiebe sie parallel zum Nabenkörper weiter durch. Sie sollte dann zwischen zwei Löchern auf den rechten Nabenflansch stoßen. Drehe nun das Rad so, dass das Ventilloch oben ist. Da du nun von der linken Seite (gegenüber vom Freilauf) auf das Rad schaust, befindet sich die Schlüssel-Speiche links vom Ventilloch.
Wenn die Schlüssel-Speiche direkt neben dem Ventilloch sitzt, dann stecke eine Speiche durch den linken Nabenflansch durch das Loch, das einen halben Lochabstand weiter links sitzt als das, durch das die Schlüssel-Speiche geht. Ziehe diese neue Speiche in das Loch in der Felge ein, das direkt links neben der Schlüssel-Speiche liegt.
Die Abbildung zeigt die Situation wieder von der rechten Seite:

Wenn die Schlüssel-Speiche durch ein freies Loch vom Ventilloch getrennt ist, setze die neue Speiche so in den linken Nabenflansch ein, dass sie einen halben Lochabstand rechts von der Schlüssel-Speiche liegt und führe diese zehnte Speiche zu dem Loch in der Felge zwischen der Schlüssel-Speiche und dem Vetilloch.
Wenn du das richtig gemacht hast, sollte die eben eingezogene Speiche die Schlüssel-Speiche nicht kreuzen. Wenn sie weiter links durch die Nabe geht, sollte sie auch weiter links durch die Felge gehen. Wie die erste Gruppe wird sie eine folgende Speiche und verlässt den Nabenflansch auf der Innenseite, so dass der Speichenkopf außen liegt. Ziehe die anderen 8 Speichen dieser Gruppe entsprechend ein.
Am Ende dieser Etappe sollten alle 18 folgenden Speichen an ihrem Platz sein. In der Felge sollten abwechselnd zwei Speichen und zwei freie Löcher sein so wie im folgenden Bild:

Die führenden Speichen

Drehe das Rad nun wieder um, so dass die Freilaufseite zu dir zeigt. Setze eine Speiche, aber diesmal von der Innenseite des Nabenflansches aus. Verdrehe die Nabe im Uhrzeigersinn gegen die Felge soweit wie das bequem geht. Da wir ein 3fach gekreuztes Laufrad bauen, muss die neue Speiche 3 folgende Speichen kreuzen, die zum selben Nabenflansch gehen.
An den ersten beiden Kreuzungspunkten muss die neue Speiche außen verlaufen, aber am dritten Kreuzungspunkt muss sie "verwoben" werden, so dass sie innen an der betreffenden folgenden Speiche vorbeiläuft. Du wirst die Speiche biegen müssen, damit du sie auf der richtigen Seite an der letzten folgenden Speiche vorbeiführen kannst.
Nachdem diese führende Speiche 3 folgende Speichen gekreuzt hat, stehen zwei Felgenlöcher zum Verbinden mit der Felge zur Verfügung. Nimm dasjenige, welches das auf derselben Seite der Felge ist, auf der du arbeitest. Es darf nicht direkt neben einer der folgenden Speichen liegen, die zum selben Nabenflansch laufen.
Installiere die anderen 17 führenden Speichen nach demselben Muster. Wenn du einige Speichen nicht dazu bekommst, dass sie bis zu den Nippeln reichen, stelle sicher, dass die Nippel der folgenden Speichen richtig tief in ihren Löchern sitzen. Wenn du fertig bist, dann prüfe doppelt, ob die Speichen abwechselnd links und rechts von der Felge zur Nabe gehen.

Anfängliches Zentrieren

Sobald das Rad eingespeicht ist, schraube alle Nippel gleich weit auf die Speichen auf. Das machst du am besten mit einem Schraubenzieher, noch besser mit einem elektrischen. Am Anfang ist es günstig, sie alle so weit einzuschrauben, dass das Gewinde gerade im Nippel verschwindet. Wenn die Speichen ein wenig zu kurz sind, musst du vielleicht ein paar Gewindegänge herausgucken lassen. Das Wichtigste zu diesem Zeitpunkt ist, dass alle 36 Speichen möglichst gleich eingespannt sind, und zwar noch relativ lose. Einige mögen etwas fester oder lockerer sein, aber sie sollten trotzdem alle gleich weit eingeschraubt sein, um einen guten Ausgangspunkt zu haben. Wenn du feststellst, dass manche viel fester sind als andere, überprüfe nochmals das Speichenmuster. Manche Felgen sind am Stoß dicker als im restlichen Umfang, so dass du möglicherweise die beiden Speichen, die am dichtesten am Stoß sitzen (üblicherweise gegenüber dem Ventilloch), ein paar Umdrehungen lockern musst.
In diesem Stadium sind die Speichen noch nicht gerade, sondern verlassen die Nabe in einem deutlich sichtbaren Bogen. Insbesondere die führenden Speichen biegen sich stark nach außen, wenn sie die Nabe verlassen, und verlaufen dann in sanftem Bogen zur Felge. Bevor du beginnst, die Speichen anzuziehen, solltest du sie mit der Hand so biegen, dass sie sauber am Nabenflansch anliegen. Das geht leicht, indem du nacheinander jede Speiche mit dem Daumen (ungefähr 3 cm vom Nabenflansch entfernt) in Richtung Nabenflansch drückst. Wenn du das nicht machst, werden die Speichen immer noch ein wenig gebogen sein, wenn das Rad fertig ist. Diese Bögen glätten sich allmählich von selbst während der ersten paar hundert Kilometer auf der Straße, wodurch das Rad an Spannung verliert und unrund wird.

Speichenspannung und Schlag

Jetzt ist es so weit, dass du das Rad in den Zentrierständer spannen kannst. Wenn du Glück hast, ist es schon halbwegs rund, sei aber nicht überrascht, wenn es weit davon entfernt ist. Wenn die Speichen noch sehr lose sind, so dass du die Felge leicht hin und her bewegen kannst, dann ziehe jede Speiche eine volle Umdrehung an. Beginne am Ventilloch und arbeite dich rundherum vor, bis du wieder dort ankommst, so dass du keine Speiche auslässt. Vergewissere dich, dass du die Nippel in die richtige Richtung drehst!
Wenn du mit einem Schraubenzieher arbeitest, ist es einfach festzustellen, in welcher Richtung festgezogen wird, nämlich im Uhrzeigersinn. Es kann zunächst verwirrend sein, wenn du mit dem Nippeldreher anfängst, weil du jetzt auf der anderen Seite drehst!
Fahre damit fort, jede Speiche eine volle Umdrehung anzuziehen, bis das Laufrad anfängt, fest zu werden. Wenn schon ein wenig Spannung im Rad ist, sollte man anfangen, es in die richtige Form zu bringen. Es gibt 4 Dinge, die unter einen Hut gebracht werden müssen: laterale Ausrichtung (Seitenschlag), radiale Ausrichtung (Höhenschlag), Mittigkeit und gleichmäßige Speichenspannung. Prüfe im weiteren Verlauf alle 4 Faktoren und arbeite an demjenigen, der gerade am schlechtesten erfüllt ist.
Versuche, die 4 Einstellungen unabhängig voneinander durchzuführen. Für die seitliche Ausrichtung drehe das Rad im Ständer und suche die Stelle, an der die Felge am weitesten von der Position abweicht, wo sich die restliche Felge befindet. Wenn die Felge nach links abweicht, ziehe Speichen an, die zum rechten Nabenflansch gehen und löse welche, die nach links gehen. Wenn du genausoviel anziehst wie löst, kannst du die Felge seitlich bewegen, ohne einen Höhenschlag zu erzeugen.
Wenn z.B. die Felge nach links abweicht und die Mitte des Abweichungs-Bogens zwischen zwei Speichen liegt, dann ziehe die Speiche, die nach rechts geht, 1/4 Umdrehung an und löse die, die nach links geht, 1/4 Umdrehung. Wenn die Mitte der Abweichung bei einer Speiche liegt, die nach rechts geht, dann zieh diese Speiche 1/4 Umdrehung an und löse die beiden benachbarten Speichen, die nach links gehen, 1/8 Umdrehung. Wenn entsprechend die Mitte der Abweichung bei einer Speiche liegt, die nach links geht, dann löse diese Speiche 1/4 Umdrehung und ziehe die beiden benachbarten Speichen, die nach links gehen, 1/8 Umdrehung an.
Nachdem die größte Abweichung nach links eingestellt ist, suche die stärkeste Abweichung nach rechts und zieh sie gerade. Nimm dir auch weiterhin abwechselnde Seiten vor. Versuche nicht, jeden abweichenden Bereich perfekt einzustellen, sondern nur etwas besser und gehe dann zum nächsten. Das Rad wird langsam runder und runder werden.
Für die vertikale Ausrichtung suche zunächst den höchsten Punkt auf der Felge. Wenn das Maximum der Abweichung zwischen zwei Speichen liegt, dann ziehe beide 1/2 Umdrehung an. Wenn das Maximum direkt über einer Speiche liegt, dann ziehe diese Speiche eine ganze Umdrehung an und die beiden benachbarten (die zum anderen Nabenflansch gehen) je 1/2 Umdrehung. Man braucht größere Verstellungen, um einen Höhenschlag zu korrigieren als bei einem Seitenschlag. Höhenschläge sollten normalerweise durch das Anziehen von Speichen korrigiert werden, so dass die Spannung im Laufrad langsam erhöht wird, wenn man damit fortfährt.
Sobald die seitlichen Abweichungen nur noch ein paar Millimeter betragen, solltest du die Mittigkeit des Laufrades wzischen den Enden der Achse überprüfen (engl. "wheel dish"; im Deutschen wird der Vorgang auch "Einmitten" genannt). Setze die Zentrierlehre auf die eine Seite des Laufrads, so dass sie am Achsende und auf beiden Seiten an der Felge anliegt. Nimm sie ab, ohne sie zu verstellen, und setze sie auf der anderen Seite an. Wenn die Lehre jetzt nicht auf beiden Seiten an der Felge anliegt, dann müssen die Speichen auf dieser Seite angezogen werden, um die Felge herüberzuziehen. Wenn die Lehre zwar an der Felge anliegt, aber nicht am Achsende, dann müssen die Speichen auf der ersten Seite angezogen werden. Wenn die Ausrichtung um mehr als 2 oder 3 Millimeter abweicht, dann solltest du am Ventilloch beginnen und alle 18 Speichen auf der betreffenden Seite um denselben Betrag anziehen, z.B. 1/2 Umdrehung.
Wenn die Mittigkeit ungefähr bis auf 1 oder 2 Millimeter korrekt eingestellt ist, arbeite am Seitenschlag weiter, aber diesmal nur von einer Seite. Wenn die Felge nach rechts bewegt werden muss, um Mittigkeit zu verbessern, dann suche die stärkste Verbiegung nach links, korrigiere sie, finde die dann stärkste Verbiegung nach links usw.
Die ganze Zeit über solltest du auch den Höhenschlag (radiale Rundheit) im Auge behalten. Immer, wenn der radiale Fehler größer ist als der seitliche, solltest du daran arbeiten.
Du solltest außerdem die Spannung der Speichen auf der Freilaufseite überwachen. Es gibt drei Wege, die Spannung zu prüfen. Ein Hinweis ist, wie schwer sich der Nippeldreher drehen lässt. Wenn es beginnt, so schwer zu gehen, dass du Angst haben musst, die Nippel rundzudrehen, dann ist das Maximum erreicht. Bis Anfang der 80er Jahre war dies der limitierende Faktor, d.h. man konnte die Laufräder so festziehen, wie es ging ohne die Nippel abzudrehen. Moderne hochwertige Speichen und Nippel haben präziser gearbeitete Gewinde, so dass man die Speichen so fest anziehen kann, dass die Felge kollabiert.
Der zweite Weg die Speichenspannung abzuschätzen ist, sie wie eine Saite anzuzupfen und die Tonhöhe zu beurteilen. Wenn dein Laden kein Klavier hat, so dass du keinen richtigen Vergleich hast, dann kannst du die Tonhöhe mit einem vorhandenen guten Laufrad vergleichen, das Speichen mit dem gleichen Durchmesser verwendet. Bevor ich anfing, ein Tensiometer zu benutzen, hatte ich eine Kassette bei meinem Werkzeug, auf der ich ein fis von meinem Klavier aufgenommen hatte. Dies ist ein guter durchschnittlicher Referenzton für Speichen aus rostfreiem Stahl von üblicher Länge (mehr Details zu dieser Methode in John Allens Artikel: Check Spoke Tension by Ear.).
Der dritte und beste Weg ist ein Speichen-Tensiometer. Jeder gut ausgerüstete Laden sollte eins haben. Die durchschnittliche Spannung auf der Freilaufseite sollte auf den im Laden für diese Speichen und diese Felge üblichen Standard gebracht werden. Wichtiger ist, dass die Spannung gleichmäßig ist. Mach dir keine Gedanken um die Speichenspannung auf der linken Seite eines Hinterrades. Wenn die Spannung auf der Freilaufseite stimmt und wenn das Rad richtig zentriert ist, wird die linke Seite ein gutes Stück lockerer sein. Trotzdem solltest du überprüfen, ob die Spannung auf der linken Seite gleichmäßig ist.

Speichen-Verdrehung

Wenn das Rad langsam hart wird, bekommst du es mit Speichen-Verdrehung zu tun. Wenn du die Speichen mit dem Nippeldreher anziehst, ist das erste, was passiert, dass die Speiche sich wegen der Reibung des Gewindes etwas verdreht. Sobald der Nippel sich weit genug gedreht hat, bietet die Verdrehung der Speiche genug Widerstand, dass die Gewindegänge anfangen sich zu bewegen, aber die Speiche wird verdreht bleiben. Ein guter Laufradbauer kann - anders als eine Maschine - diese Verdrehung spüren. Wenn du das Rad "vollendest" und es läuft auf dem Ständer perfekt rund, aber die Speichen sind verdreht, bleibt das Rad auf der Straße nicht rund. Die Verdrehung in den Speichen wird sich allmählich lösen, und das Rad wird unrund.
Dieses Problem kannst du durch feinfühligen Gebrauch deines Nippeldrehers vermeiden. Was du tun musst, ist zu überdrehen und zurückzudrehen. Mit anderen Worten, angenommen du willst eine bestimmte Speiche 1/4 Umdrehung anziehen, dann drehst du den Nippeldreher nicht einfach 1/4 Umdrehung, sondern du drehst ihn ein kleines Stück weiter und dann das gleiche Stück zurück. Der Nippel wird 1/4 Umdrehung fester angezogen, aber das Zurückdrehen löst die Verdrehung der Speiche.
Das ist bei Speichen mit konstanter Dicke viel leichter, weil sie verwindungssteifer sind und die Verdrehung leichter zu fühlen ist als bei konifizierten Speichen. Das ist einer der Gründe, warum ich bei konifizierten Speichen "aerodynamische" am liebsten mag, nicht so sehr wegen der Aerodynamik, sondern weil man sehen kann, ob sie verdreht sind.

Setzen der Speichen und Spannungsabbau

Bevor ein Rad fertig ist für die Straße, müssen Spannungsspitzen abgebaut werden. Außerdem muss die Krümmung der Speiche sich an die Form des Nabenflansches anpassen und umgekehrt, und ein ähnlicher Vorgang geschieht dort, wo der Nippel in der Felge sitzt. Manche Laufradbauer tun dies, indem sie das ganze Rad biegen, andere indem sie immer 4 Speichen greifen und diese zusammendrücken. Meine bevorzugte Technik ist, die Speichen mit einem Hebel an ihren Kreuzungspunkten umeinander zu biegen. Als Hebel benutze ich dabei am liebsten eine alte linke Tretkurbel.

Diese spezielle Technik hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Speichen sich an ihren Kreuzungen sauber umeinander biegen, so dass sie vom Kreuzungspunkt gerade in beide Richtungen laufen. Wenn du dich auf diese Weise rund um das Rad vorarbeitest, wirst du wahrscheinlich knarzende und klingelnde Geräusche hören, wenn die Einzelteile eine immer intimere Verbindung miteinander eingehen.
Anschließend musst du wahrscheinlich etwas nachzentrieren und dann den Vorgang wiederholen, bis die Geräusche aufhören und das Rad nicht mehr unrund wird.
Jobst Brandt, Autor des ausgezeichneten Buchs The Bicycle Wheel beschreibt einige weniger offensichtliche positive Auswirkungen dieser Methode des Spannungsabbaus:
"... Nach dem Kaltverformen springt Stahl immer um einen bestimmten Betrag zurück (Speichen sind alle aus Draht kaltgezogen). Diese Rückverformung geschieht, weil ein Teil des Materials seine Fließspannung überschreitet und ein Teil nicht. Die unterschiedlichen Bereiche arbeiten gegeneinander unter Zugspannung bzw. unter Druckspannung. Wenn die Speiche gezogen wird, werden Bereiche, die bis kurz unter die Fließgrenze gedehnt sind, weiter gedehnt."
"... Wenn die Speichen in ihre Form gebogen werden, fließt das Material lokal, und zusätzlich aufgebrachte Spannung bewirkt, dass diese Stellen gedehnt bleiben. Da Metalle im Bereich der Fließspannung eine kurze Lebensdauer haben, müssen diese Spannungen abgebaut werden, um die Speichen langlebiger zu machen."
"... Diese Spannungsspitzen können abgebaut werden, indem die Speichenspannung kurzfristig erhöht wird, so dass die Stellen mit der höchsten Vorspannung sich dauerhaft plastisch verformen. Wenn die Spannungsüberhöhung zurückgenommen wird, springen diese Bereiche nicht in ihren Urprungszustand zurück, sondern ihr Spannungsniveau ist auf die Durchschnitts-Spannung der Speiche abgesenkt."

Wenn du das getan hast, kannst du mit einem Rad aufwarten, das gut zentriert ist, rund läuft und diese Eigenschaften besser beibehält als die meisten maschinell eingespeichten Laufräder.

Welche Seite des Nabenflansches?

Bei Hinterrädern mit Kettenschaltungen sollten die folgenden Speichen auf der Innenseite des Nabenflansches verlaufen. Dafür gibt es drei Gründe:

Die Speichen werden am äußersten Kreuzungspunkt umeinander herum geführt. Unter dem Antriebs-Drehmoment werden, besonders in kleinen Gängen, die folgenden Speichen gerade gezogen und die führenden Speichen noch mehr gebogen. Wenn die folgenden Speichen am Nabenflansch außen laufen, werden die Kreuzungspunkte nach außen in Richtung des Schaltwerks gedrückt. In manchen Fällen können die Speichen unter Last das Schaltwerk berühren.
Wenn die Kette nach innen vom größten Ritzel abspringt, weil das Schaltwerk falsch eingestellt oder verbogen ist, wird sie mit größerer Wahrscheinlichkeit zwischen Freilauf und Speichen eingeklemmt, wenn die Speichen unter Last wie ein Keil wirken, der die Kette nach innen treibt. Im Falle von Fixed-Gear- oder Rücktritt-Laufrädern ist das umgekehrte Speichenmuster besser, weil die Kette eher beim Zurücktreten eingeklemmt wird.
Wenn die Kette nach innen abspringt, kann sie die Speichen beschädigen oder schwächen, gegen die sie reibt. Da die folgenden Speichen höher belastet sind als die führenden, ist es besser sie vor dieser Art Beschädigung zu schützen, indem man sie innen verlegt.

Es ist im Grunde egal, wie auf der linken Seite verfahren wird. Wenn aber alle folgenden Speichen innen verlaufen, ist das Einziehen der Speichen ein wenig einfacher.

Speichenmuster

Halb-tangential

Konventionelle "halb-tangentiale" Speichenmuster werden mit "3-fach gekreuzt", "4-fach-gekreuzt" usw. bezeichnet. 3-fach gekreuzt bedeutet, dass jede Speiche 3 andere Speichen kreuzt, die zum selben Nabenflansch laufen. Die meisten Laufräder werden 3-fach gekreuzt gebaut.
Höhere Kreuzungszahlen bewirken, dass die Speichen die Nabe fast auf einer Tangente verlassen. Dadurch widerstehen sie besser den hohen Drehmomenten bei kräftigem Treten in kleinen Gängen und beim Bremsen im Falle von Rücktrittbremsen.
Kleinere Kreuzungszahlen sorgen dafür, dass die Speichen mehr senkrecht die Nabenflansche verlassen. Im Falle der "radialen" Einspeichung (0-fach gekreuzt) verlassen die Speichen die Nabe genau senkrecht, ohne sich überhaupt zu kreuzen. Bei weniger Kreuzungen sind die Speichen etwas kürzer und damit etwas leichter, und das Laufrad ist vielleicht ein wenig seitenstabiler.
Je mehr Speichen ein Laufrad hat, desto höher muss die Kreuzungszahl sein, um einen bestimmten Speichenwinkel einzuhalten. Räder mit 48 Speichen werden gewöhnlich 5-fach gekreuzt, solche mit 40 Speichen 4-fach, 36 und 32 Speichen 3-fach, 28 und 24 Speichen 2-fach usw.

Radial-Einspeichung

Bei radial eingespeichten Laufrädern verlassen die Speichen die Nabe genau senkrecht. Dieses Speichenmuster ist nur bei Vorderrädern sinnvoll, und auch dann nur, wenn keine Nabenbremse (Scheibe, Trommel) zum Einsatz kommt. Solche Räder sehen sehr cool aus und sind oft die beste Wahl, wenn höchste Effizienz gefordert ist, weil sie etwas leichter sind und theoretisch eine ganz klein wenig bessere Aerodynamik haben.
Es gibt zwei Dinge, die man bei Radialeinspeichung beachten sollte: 1) Die Nippel können leichter gedreht werden, weil sie gerade in der Felge sitzen statt unter einem geringen Winkel. Sie können sich daher im Fahrbetrieb leichter lösen. Deshalb sollten die Nippel bei radialen Laufrädern nicht geschmiert werden, sondern sie sollten im Gegenteil unter Benutzung eines Gewindeklebers wie Loctite 290 verbaut werden.
2) Das andere mögliche Problem ist, dass die Speichen aus den Löchern in den Nabenflanschen ausreißen können, da in Zugrichtung weniger Material vorhanden ist als bei tangentialer Einspeichung. Dies ist besonders bei Naben mit kleinem Flanschdurchmesser und vielen Speichenlöchern der Fall. Wenn eine alte Nabe, die vorher tangential eingespeicht war, radial neu-eingespeicht wird, können die Dellen, die die vorherigen Speichen an den Nabenlöchern hinterlassen haben, als Riss-Initiatoren wirken und so die Flansche schwächen.
Es ist Fahrrad-Folklore, dass sich radial gespeichte Laufräder härter fahren, weil angeblich die Speichen durch ihre geringere Länge weniger federn. Das ist Blödsinn!

Halb-radiale Einspeichung

Mehr und mehr Hinterräder werden "halb-radial" eingespeicht, und zwar tangential auf der rechten und radial auf der linken Seite. Radiale Vorderräder bieten hauptsächlich optische Vorzüge, doch halb-radiale Hinterräder sind messbar dauerhafter als konventionelle. Die wegen der wachsenden Anzahl von Ritzeln zunehmend asymmetrische Einspeichung bewirkt eine Zunahme von Speichenbrüchen auf der linken (!) Seite des Hinterrads, und zwar durch Materialermüdung.
Ein Speichenrad ist am zuverlässigsten, wenn alle Speichen unter derselben Spannung stehen. Ein stark asymmetrisches Laufrad hat nur geringe Speichenspannungen auf seiner linken Seite. Ein hohes Antriebs-Drehmoment kann die führenden Speichen auf der linken Seite so weit entlasten, dass sie kurzzeitig völlig entlastet sind. Wiederholtes Entlasten bis auf Null herunter führt zu Material-Schädigung an den gebogenen Stellen und schließlich zum Bruch.
Bei einem halb-radialen Laufrad ist die Asymmetrie etwas geringer, wenn man die radialen Speichen an der Innenseite des linken Nabenflansches entlangführt. Da es keine führenden Speichen gibt, kann die Vorspannung der Speichen nicht durch das Antriebsmoment verringert werden. Wenn jemand Probleme mit den Speichen auf der linken Seite hat, kann es sein, dass eine "Halb-Neueinspeichung", bei dem das Laufrad in ein halb-radiales umgebaut wird, die Probleme ein für allemal beseitigen.
Ich dachte, dies wäre ein exotischer Ansatz und neuester Stand der Technik, bis ich zufällig ein paar Ford A-Modell Oldtimer in einer Parade sah. Ihre Räder waren stark asymmetrisch eingespeicht und eben deshalb halb-radial aufgebaut.

Exotische Muster

Die aufgeführten Speichenmuster sind nicht die einzig möglichen, aber sie sind die sinnvollsten. Wenn du Informationen suchst über seltsame Speichenmuster wie z.B. den Krähenfuß, dann besuche http://www.terminalvelocity.demon.co.uk/WheelBuild/
Noch wunderlicher sind meine eigenen POWerwheels und - nicht zu vergessen - die SYMMETRISPOKE-Nippel, die bei ihnen verbaut werden.

Weitere Literatur

Für eine gründlichere Darstellung der theoretischen Aspekte von Speichenrädern empfehle ich The Bicycle Wheel von Jobst Brandt (1981 Avocet, Palo Alto, California ISBN 0-9607236-6-8.). (Die deutsche Ausgabe ist z.Zt leider vergriffen)
Die Benutzung von Tonhöhen zur Einschätzung der Speichnspannung ist in Glenn's New Complete Bicycle Manual erklärt, überarbeitet von John Allen (1987 Crown Publishers, Inc. New York ISBN 0-517-54313-3) p.380. Dieser Artikel ist auch im Netz verfügbar unter http://www.bikexprt.com/users/jsallen/bicycle/tension.htm.
Rafael Raban unterhält eine interessante Web page on spoke metallurgy mit Mikroskop-Bildern der der Gefügestruktur von Speichen.

Zusätzlich zu Dan Halem's Spoke Length Calculator un der Wheel Wizard Web Site gibt es eine Reihe nützlicher Diagramme zur Bestimmung von Speichenlängen in Sutherland's Handbook for Bicycle Mechanics by Howard Sutherland, Sutherland Publications, Box 9061, Berkeley, California 94709. ISBN 0-914578-06-5.
Weitere Seiten zum Laufradbau im Netz:

Raleigh Wheel-Building Instructions (1960's vintage)

Pege Ruckleshaus's Wheelbuilding Guide

Robin Tivy's Wheelbuilding Article

Rayonnage (französischer Artikel) auf der großen französischen MTB-Seite VTT.ORG