Bau des Long-Andrés für Berliner Lastenrad-Netzwerk

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Inhaltsverzeichnis

Hintergrund zum Bau des Rades

Das Fahrrad ist ein exemplarischer Bau für die moblile Fahrradwerkstatt des Berliner Lastenrad-Netzwerkes, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.


Nähere Informationen sind hier zu finden:
http://www.werkstatt-lastenrad.de/index.php?title=Berliner_Lastenrad-Netzwerk
Berliner_Lastenrad-Netzwerk

Einkaufsliste für Material

Bevor es losgehen kann müssen die im folgenden aufgelisteten Materialien besorgt werden.


Auswahl eines Fahrradrahmens und einer Fahrradgabel

  • ein Mountainbike-Stahlrahmen, geschweißt und nicht gemufft (gebraucht kaufen)

folgende Rahmen fallen heraus (Empfehlung von uns):

  • Alurahmen (nur mit sehr hochwertigen Schweißgerät schweißbar) können nicht verwendet werden!
  • gemuffte Rahmen können nicht verwendet werden!(Die Muffen werden beschädigt bei der Bearbeitung des Rahmens)
  • Hollandrad-rahmen sind ungeeignet (nicht steif genug, schwammig-wabelig beim fahren)
  • Damenrad-Geometrien sind ungeeignet
  • 20" Fahrradgabel (Neukauf), möglichst stabil (MTB oder BMX), mit Bremssockel für V-Brakes oder Scheibenbremsen. Das Gewinde muss dem Steuersatz entsprechen (1"-Schaft -> ø25,4mm Durchmesser für Schaft)

Stahlhalbzeuge

Die hier verwendeten Materialien sind Baustahl. Baustahl ist preiswert, gut zu verarbeiten und fast überall zu bekommen. Hochwertigere Materialien gerade für den Fahrradrahmenbau ist ChroMo-Stahl, welches dünnwandigere leichtere Rohre erlaubt bei gleicher Stabilität. Dieses Material bekommt man nicht von überall.


Halbzeuge Long Andre 001c.svg


welchen Stahl:

  • Quadratrohr 40 x 40 x 1,5mm oder 2mm (etwa 3€-5€/m)

wird verwendet für Unterrohr

  • Quadratrohr 20 x 20 x 1,5mm

wird verwender für Seitenstreben

  • Rundrohr 1“ (ø33 x 2mm)

wird verwendet für Steuerrohre (1" Lagerschalen passen rein)

  • Rundrohr 1/2“(ø21,3 x 2mm)

wird verwendet für Verlängerung des Gabelschaftes

  • Rundrohr 3/8" ø17,2mm????

wird verwendet für Lenkstange

  • Bandstahl 20 x 3mm

wird verwendet fürVerstärkung Unterzug/Unterrohr

  • Stabstahl 25 oder 30 x 8mm

wird verwendet für Lenkarm von Gabel

  • Stabstahl 30 x 3mm

wird verwendet für Lenkarm an langem Steuerrohr

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Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben und weitere Teile

Für das Lenkgestänge hinten werden folgende Teile benötigt:

  • Sinterbuchse, ø10mm Innendurchmesser, ø14mm Aussendurchmesser, 20mm lang (Fachhandel)
  • Schraube die durch Sinterbuchse gesteckt wird: DIN 601 M10, 50mm lang, 6 Kant verzinkt (bekommt man beim Baumarkt ganz gut)
  • Gehäuse für das Lager (ø14mm Innendurchmesser, etwa 3mm Wandstärke, 20mm lang (Fachhandel)
  • 2x M10 Muttern
  • Nylon Unterlegscheiben ø30mm

Für die Bodenplatte wir folgendes benötigt

  • M6 Senkkopfsschrauben (6-8 Stück)
  • M6 Schweißmuttern (6-8 Stück)

Für das Lenkgestänge vorne werden folgende Teile benötigt:

  • M8 Gelenkkopf KA 8-D mit Außengewinde (DIN ISO 12240-4 Maßreihe K, kostet etwa 10€)
  • M8 Distanzhülse oder auch Langmutter genannt. (Schlüsselweite 14mm, 10mm geht auch zur Not)
  • M8 Innensechskant Schraube
  • M8 Mutter und Unterlegscheiben

Bodenplatte

  • Siebdruckplatte 18mm, das ist witterungsbeständig
  • oder Dibond-Platte (Alu-kunststoff Verbundmaterial)

Fahrradteile allgemein

  • 2x 1"Steuersatz für die Lenkung
  • 20" MTB-Gabel Point black/1 Zoll :15,90 € http://www.fahrradladen-berlin.de/
  • 1 oder 2 Gabeln für den Gabelschaft
  • 20" Laufrad + 26" Hinterrad
  • allgemeines Zubehör: Kettengarnitur, Tretlager, Schutzblech, Licht etc, Fahrradschloss

Minimalausstattung für Werkstatt

  • 2x Flex, jeweils mit Fächerschleifscheibe und Trennscheibe ausgestattet
  • Metallfeilen
  • Bügelsäge
  • Schraubstock
  • Handschuhe, Schutzbrille, Arbeitsbrille, Gehörschutz
  • WIG-Schweißgerät mit Ausstattung
  • Bohrmaschine in Ständer eingspannt
  • Rohrschneider
  • Zollstock und großes Geodreieck/ Winkelmesser
  • Makierstift
  • eine Fahrradlehre (bike bench) ist sehr hilfreich




Liste für Zuschnitt der Materialien

Nachdem die Halbzeuge beim Stahlhandel oder Schlosser gekauft wurden, werden jetzt das Material zugeschnitten.

Maße Seitanansicht:


Beispiel 1:

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Beispiel 2:

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Quadratrohr 40 x 40 x 1,5mm

  • 1x 1300mm, 1x 700mm, 1x ca. 150mm (Unterrohr + Versteifungswinkel)

Quadratrohr 20 x 20 x 1,5mm

  • 4x 200mm, 2x 860mm (Seitenstreben, Rahmen für Bodenplatte)

Rundrohr 1“ (ca. ø33 x 2mm)

  • 1x 900mm (mit Überlänge, wird verschweißt auf richtiges Maß gekürzt), 1x 165mm (hängt von Gabelschaft ab)

Rundrohr 1/2“(ø21,3 x 2mm)

  • 4x Seitenstreben, etwa 700mm, 1x 600mm (Verlängerung Gabelschaft)

Rundrohr 3/8" (ø17,2mm Wandstärke x 2mm)

  • etwa 1500mm, Lenkstange

Bandstahl 30x3mm

  • 160mm, (Lenkarm)

Bandstahl 20 x 3mm

  • 850mm, (Versteifung Unterzug), 6x Winkel 100mm (Bodenplatte)

Stabstahl 25 oder 30x8mm

  • 50mm lang, M8 Gewinde, Lenkarm an Gabel

Arbeitsschritte

Im folgenden sind die Arbeitsschritte chronlogisch aufgelistet. Das heißt auch dass es zu thematischen Sprüngen kommen kann.

Zuschnitt und Vorbereitung der Bauteile

Winkel mit Schweißmuttern zum befestigen der Bodenplatte

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BMBF LongAndre IMG 2231.JPG BMBF LongAndre IMG 2232.JPG

Gabel im guten Zustand zum zerschneiden

Fast zu schade um zerschnitten zu werden, aber der Schaft der Gabel wird gebraucht. Er wird anschliessend in zwei Teile getrennt und mit einem Rohr (ø20mm) gestreckt. Das Teil wird dann der Lenkschaft im langen hinteren Steuerrohr. Der Rest wird nicht gebraucht.

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Geteilter Schaft und das Rohr zum verlängern ineinandergesteckt.

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Grober Zuschnitt des Lenkarms.

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Bild vom Lenkarm , die Drehachsen sind 110mm voneinander entfernt.

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Zuschnitt der vorderen Steuerrohrs

Mit dem Rohrschneider wird das vordere Steuerrohr zugeschnitten. Der Rohrrschneider erlaubt es einen rechtwinkeligen Schnitt zu machen, damit die Lagerschalen oben und unten wirklich in einer Achse liegen. Der Aussendurchmesser des Rohrs beträgt ø33mm

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Zuschnitt und polieren der Seitenstreben

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Bestimmung der Länge des vorderen Steuerrohrs

Die Länge hängt ab von der Länge des Schafts der Gabel und dem zu verschraubenden Steuersatz (Lagerschalen, Lager, etc.) In diesem Fall ist die Länge 165mm.

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Innerer Grat des Steuerrohrs

Das ø33mm-Rohr muss innen an beiden Enden gefeilt werden, damit der innere Grat entfernt wird. Dann passen auch die Lagerschalen in das Steuerrohr.

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Nachbearbeitung eines Teils des Gabelschaftes am Lagersitz.

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Vorbereitung der Deckelplatten

Um offene Bereiche des Fahrradrahmens zu schliessen müssen Deckelplatten aus 1,5 oder 2mm Blech angeschweißt werden. An drei Stellen mus da geschehen, hier sind die Bilder:

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Verstärkungswinkel für Unterrohr

Vorbereitung des Verstärkungswinkels aus einem 40er Quadratrohr.


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Bearbeiten der Fahrradrahmens

André hat einen schönen MTB-Rahmen aus Stahl gefunden, möglicherweise aus den 80er Jahren. Fast zu schade um zu zersägen, aber wir müssen ja voran kommen.
Geschweißte Stahlrahmen eignen sich am besten für diesen Fahrradtyp. Gemuffte Rahmen und Alurahmen sind ungeeignet.

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Auf dem Boden habe ich den Linienverlauf grob aufgezeichnet. Die Position des Vorbaus (Halterung für Lenker) soll ja gleich bleiben, und das neue lange Steuerohr senkrecht auf das Unterrohr treffen. Die Linie/Achse des langen Steuerrohrs beschreibt auch die Schnittlinie am Rahmen.
Die Grundlinie verläuft wie folgt:

  • 290mm bis Mittelachse vom Tretlager
  • 330mm bis Ausfallende ( bei 26"-Räder)


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Bearbeitung des Unterrohrs

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schräge Bohrung für vorderes Steuerrohr

Das vordere Steuerrohr verläuft schräg durch das Unterrohr, und muß dementsprechend schräg gebohrt werden. Das 40er Quadratrohr fest einzuspannen ist ziemlich aufwändig, und dafür mussten eine Vorrichtung improvisiert werden. Vor der Bohrung mit der Lochsäge (ø33mm) sollte man ein schräges Zentrierloch (etwa 5mm) bohren, das genau in der Mitte liegt. Dann kann es weitergehen mit der Lochsäge, und zwar sehr behutsam und mit viel Geduld.

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Zuschnitt des Teils mit Metallkreissäge

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Die eine Seite ließ sich mit der Lochsäge bearbeiten, für den Durchbruch mussten kleine Löcher gebohrt werden und gefeilt werden. Der Grund: die Lochsäge ist zu kurz und der Pinolenhub der Ständerbohrmaschine auch begrenzt. Außerdem ist der Zentrierbohrer nicht in der Mitte angekommen.

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Das Restück von der Bohrung mit der Lochsäge (ovales Blech mit Loch in der Mitte)kann für die anedere Seite als Schablone benutzt werden. Das Teil sollte nicht weggeworfen werden, es ist noch nützlich.

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Feilen, überprüfen, feilen, überprüfen, das kann schon eine Weile gehen bis es passt. Aber wie man auf dem Foto erkennen kann: auch mit einer Feile kann man genau arbeiten.

improvisierte Bohrvorrichtung

Hier nochmals das improvisierte Stück zur schrägen Bohrung. Es gibt auch "tube-notcher" mit dem man verschiedene Winkel einstellen kann und dann die Bohrung mit der Lochsäge vornehmen kann.

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alternative Bohrvorrichtung, hat André für sein erstes Rad benutzt.

vorderes Steuerrohr ist fertig

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Fertigstellen des Unterrohrs

Als letztes Teil wird das Unterrohr bearbeitet, das Durchgangsloch für das hintere lange Steuerrohr muss gesägt werden, und der schräge Zuschnitt von 125° vorgenommen werden


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Verbindung des langen Steuerrohrs mit Fahrradrahmen

Unten sind Fotos, welche die Verbindung mit dem bearbeiteten Stahlrahmen mit dem langen hinteren Steuerrohr zeigen. Hier wurde die Form durch Feilen erstellt, wofür man viel Gelduld braucht. Mit einer großen Ständerbohrmaschine mit langem Pinolenhub, oder mit einem "Tubenotcher" kann man diese Bohrung auch mit einer Lochsäge machen. Da die Wände der Rohre nicht dick sind, kann man auch sehr vorsichtig flexen und feilen und immerwieder überprüfen bis alles zusammenpasst. Je genauer die Anpaßung, desto einfacher wird das Schweißen nachher.


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Das Unterrohr: Anpassung an das Tretlager

Anzeichnen, flexen, feilen, wiederanzeichnen, wiederflexen, wiederfeilen,...bis es paßt.

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Schräges Ablängen des Unterrohrs

Die Seitenstreben wurden schon zugeschnitten, ihre Länge bestimmt die Länge des Unterrohrs. Die Länge der Seitenstreben ist so gewählt, das zwei Euro-Kisten (2x 40cm) + 6cm auf die Ladefläche passen. Zur Bestimmung der Schnittkante:

  • Im rechten Winkel trifft hinten die Strebe auch das lange Steuerohr. (Das 20er Quadratrohr wird bis zur Hälfte vom Steuerrohr geschnitten). Das Steuerrohr wird in das ø33mm Durchgangsloch gesteckt, das auf dem Bild links zu sehen ist.
  • Vorne trifft die Strebe im rechten Winkel genau an den schrägen Schnitt. Es liegt an der Schnittkante, aber außerhalb des Unterrohrs und trifft auf das später schräg angeschweißte 40er Quadratrohr, auf den Knick.

Die Maße(immer nachpüfen, kommt von Rahmen zu Rahmen immer zu Abweichungen)

  • 20er Quadratrohr: 2x à Länge 86cm ( 45° Winkelschnitt an den Enden)
  • 20er Quadratrohr: 4x à Länge 20cm ( 45° Winkelschnitt an einem Ende)


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Der Schnitt:
"Measure twice, cut once". In dem Rohr steckt schon einiges an Arbeit drin. Messen und überprüfen ob sic nicht irgendwo ein Denk- oder Meßfehler eingeschlichen hat. Und dann: Winkel einstellen auf der Metallkreissäge und abschneiden.

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Teile Ausrichten zum Schweißen

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Schweissen

Polieren, anpunkten und schweissen

Alle vorbereiteten Teile sollten vor dem Schweissen nochmals blankpoliert werden. Werkzeuge die man dazu verwenden kann sind:

  • Winkelschleifer mit Drahtbürste
  • Winkelschleifer mit Fächerscheibe
  • Winkelschleifer mit Reinigungsvlies (nutzt sich schnell ab)
  • einfache Drahtbürste
  • Schleifpapier oder Feile

Parallel zum Polieren werden die Rahmenteile mit dem WIG-Schweißverfahren schonmal angepunktet

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André fängt das Schweissen schonmal an
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Der erste Punkt ist gesetzt

Bevor die Rahmenteile miteinander richtig verschweißt werden, werden sie mit Schweißpunkten ersteinmal angepunktet. Durch das Punkten sind die Elemente in Position gebracht und können nochmal korrigiert werden. Das Punkten hilft auch, dass sich der Rahmen beim Setzten der Schweißnaht nicht so stark verzieht. (Beim abkühlen zieht sich der Stahl zusammen)


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Das Unterrohr wird am Tretlager angepunktet. Jetzt sind Fahrradrahmen und Unterrohr verbunden



Zusatzteile für Lenkstange: Schrauben, Sinterbuchse etc.

Die Beschaffung der richtigen Teile nimmt einen großen Anteil am Zeitaufwand für den Bau des Rades. Es könnte sogar bis zu einem Drittel für den ganzen Bauprozess betragen. Deshalb ist eine Stückliste äußerst wertvoll! Wo bekommt man das richtige Teil her und was ist genau das richtige Teil ( etwa bestimmt durch DIN-Bezeichnungen)?

Also für das Lenkgestänge hinten werden folgende Teile benötigt:

  • Sinterbuchse, ø10mm Innendurchmesser, ø14mm Aussendurchmesser, 20mm lang (Fachhandel)
  • Schraube die durch Sinterbuchse gesteckt wird: DIN 601 M10, 50mm lang, 6 Kant verzinkt (bekommt man beim Baumarkt ganz gut)
  • Gehäuse für das Lager (ø14mm Innendurchmesser, etwa 3mm Wandstärke, 20mm lang (Fachhandel)
  • 2x M10 Muttern
  • Nylon Unterlegscheiben ø30mm


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Für das Lenkgestängevorne werden folgende Teile benötigt:

  • M8 Gelenkkopf KA 8-D mit Außengewinde (DIN ISO 12240-4 Maßreihe K, kostet etwa 10€)
  • M8 Distanzhülse oder auch Langmutter genannt. (Schlüsselweite 14mm, 10mm geht auch zur Not)
  • M8 Innensechskant Schraube
  • M8 Mutter und Unterlegscheiben


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Die Distanzhülsse bzw. Langmutter wurde bis zur Hälfte abgedreht an der Drehbank, damit diese in die Lenkstange gesteckt werden kann und dann verschweißt werden kann. Um die Form zu erhalten geht auch feilen.


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Aufbau der Lenkstange

Sinterlager mit Lagerbuchse, Schraube und Nylonunterlegscheiben

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Anpunkten des langen Steuerrohres

Einer der schwierigsten Arbeitschritte:
das Verschweissen des langen Steuerrohrs. Ganz wichtig dabei ist es das Alles in einer Flucht ausgerichtet ist, die Radachsen des Vorder- und Hinterrades sollten zum Steuerrohr rechtwinkelig sein. Von der Seite betrachtet muss das Steuerrohr rechtwinkelig zum Unterrohr sein.


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vorderer Bereich Unterrohr

Das letzte Teil des Long-John Rahmens muss jetzt vorbereitet werden. Der vordere Bereich des Unterrohrs kann jetzt, wo die wichtigen Rahmenteile bereits angepunktet sind angelegt werden und die Länge bestimmt werden.

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hinteres langes Steuerrohr

Das hinter lange Steuerrohr ist fertig angeschweißt worden und hat sich dabei ziemlich verzogen. Wir beide packen an und biegen das Rohr wieder einigermaßen gerade. Von Vorteil ist, dass das Rohr noch Überlänge hat und deshalb einfacher zurechtzubiegen ist.

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Gabel und Lenkhebel

hier sieht man die Mountainbike-Gabel mit dem vorbereiteten Lenkhebel. In den Hebel ist schon eine Gewinde M8 reingeschnitten.

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Verstärkung des Knicks

In den Knick des Vorderrohres wird eine Winkel eingeschweißt. Dabei wird ein Hohlraum entstehen, der mit den anderen verbunden sein muss. Es wird also ein Entlüftungsloch benötigt, und das wird gerade gebohrt.

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Bandstahl zur Aussteiffung

Das Unterrohr wird mit einem Bandstahl vertärkt.

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Winkel schweissen für Bodenplatte/ Ladefläche

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Biegen der Lenkstange

Die Werkzeuge:

  • hydraulische Biegemaschine
  • feiner Sand (Quarzsand)


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Vorlage und ungebogenes Rohr


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Rohr füllen mit Sand

Arbeitsschritte:

  • Rohr auf einer Seite mit Pfropfen versehen
  • mit Sand füllen
  • andere Seite mit Pfropfen schliessen
  • Rohr mit Biegemaschine biegen


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Damit die improvisierten Pfropfen nicht herausrutschen, sind sie noch auf beiden Seiten mit Schellen abgesichert.

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Der Biegevorgang

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Entlüftungsloch bohren

Am Ende des Knicks vom Unterrohr wird ein Blech aufgeschweißt. Vorher muss dafür ein Lohch gebohrt werden, etwas schwierig da man schräg in das Steuerrohr bohren muss.

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langes Steuerrohr kürzen

Das lange Steuerrohr ist verschweißt, gerade ausgerichtet und wird jetzt mit einem Rohrschneider gekürzt.

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angeschweißte Winkel

Zwischendurch noch schnell die Winkel anschweissen, daran wird später die Ladefläche verschraubt.

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Lenkschaft

Das lange Steuerrohr ist ungewöhnlich lang, man bekommt so ein Teil nicht in jedem Laden. Daher wird es selbst gebaut, und zwar aus einem zerteilten Schaft einer Fahrradgabel. Dazwischen kommt ein Rohr was genau in den Schaft passt.

Hier geht es jetzt darum die genaue Länge zu bestimmen. Die Länge wird durch das Steuerrohr vorgegeben.

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Hebel an der Gabel

Es geht weiter mit der Gabel vorne

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Die Bilder unten zeigen im Vergleich den Lenkhebel eines anderen Rades: er sitzt etwas tiefer. Geht also auch

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es geht weiter mit der Lenkstange

Anpassen des Gehäuses für Sinterbuchse an die Lenktange


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Einschlagen der Sinterbuchse

Sinterbuchsen sind empfindliche Gleitlager, sie ermöglichen die reibungsfreie Drehbewegung um eine Achse ohne Spiel. Hier wird die Buchse gerade in ihr Gehäuse geklopft, eigentlich sollte es genügen sie mit dem Daumen hineinzudrücken.

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Hebel anschweißen

Nach langem tüfteln und probieren ob die Lenkstange und die Position des Hebels stimmen: jetzt wird der Hebel an der Gabel verschweißt.

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Der Rahmen ist fertig und nun fahrbereit!

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letzte Schweißarbeiten

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Lackieren

Die edelste und haltbarste Form des Lackierens ist das Pulverbeschichten, dafür sollte man aber schonmal 200€ zur Seite legen. Außerdem soll der Lack des gehackten Rahmens erhalten bleiben. Sprühen geht auch, braucht man aber Maske oder Atemschutz. Hier benutzen wir Allgrund und Deckfarbe, aufgetragen mit Rolle und Pinsel.

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Anbauteile

Neuteile:

  • 2x V-Brakes etwa 20-25€
  • langer 2,5m Bowdenzug (silikonbeschichtet innen) + Bremszug + kurzer Bowdenzug (silikonbeschichtet innen) + Bremszug 15-20€
  • 26"-Hinterrad mit SRAM-Spectro-7-Gang-Nabenschaltung + Schlauch + Mantel: 150€
  • Schaltgriff + Clickbox: 25-30€
  • 20"-Vorderrad mit Nabendynamo + Schlauch + Mantel : ca 65€
  • passende Sattlestütze: 12 €
  • Scheinwerfer 15€
  • Rücklicht 15€
  • Kette: 10€

Alteile:

  • Bremshebel
  • Sattel
  • Schutzblech
  • Vorbau



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