Einrad

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Hintergrund

Ein Einrad ist ein einrädriges Fahrzeug, das traditionell bei Zirkusvorstellungen verwendet wird. Es besteht aus einem Speichenrad, Pedalen und einem röhrenförmigen Körper, der an einem Sitz befestigt ist. Einräder werden wie Fahrräder hergestellt; Einzelteile werden separat hergestellt und dann vom Hersteller zusammengesetzt.

Verlauf

Die Geschichte des Einrads begann mit der Erfindung des Fahrrads. Comte De Sivrac entwickelte Ende des 18. Jahrhunderts erstmals Fahrräder. Sein Gerät, Celerifere genannt, war ein Holzpferd, das zwei Räder hatte, die durch einen Holzbalken verbunden waren. Im Jahr 1816 wurden solche hölzernen Reitpferde durch einen Lenkmechanismus verbessert. Im Jahr 1840 führte Kirkpatrick Macmillan einen Mechanismus ein, um das Steckenpferd mit seinen Füßen anzutreiben. In den 1860er Jahren wurden mit der Einführung von Gummireifen, Metallspeichenrädern und kugelgelagerten Naben bedeutende Fortschritte erzielt. Im Jahr 1866 erfand James Stanley ein einzigartiges Fahrrad namens Penny Farthing. Dieses Fahrzeug gilt als Inspiration für das Einrad.

Im späten 19. Jahrhundert war das Hochrad ein beliebtes Fahrrad. Es hatte ein großes Vorderrad und ein kleines Hinterrad. Da seine Tretkurbeln direkt mit der Vorderachse verbunden waren, ging das Hinterrad in die Höhe und der Fahrer würde leicht nach vorne bewegt. Dies veranlasste die Fahrer wahrscheinlich zu sehen, wie lange sie mit dem Hinterrad in der Luft fahren könnten, und das Einrad war geboren. Belege für diese Entwicklungstheorie sind Bilder aus dem späten 18. Jahrhundert, die Einräder mit großen Rädern zeigen.

Da das Fahren eines Einrads ein höheres Maß an Geschick erfordert als ein Fahrrad, wurden viele Leute, die damit fahren konnten, zu Entertainern. Im Laufe der Jahre haben Einrad-Enthusiasten Hersteller dazu inspiriert, neue Designs wie sitzlose und große Giraffen-Einräder zu kreieren. In den späten 1980er Jahren interessierten sich einige Extremsportler für das Einrad und das Outdoor-Einradfahren in unwegsamem Gelände war geboren. Heute ist das Einrad ein relativ obskures Fahrzeug, jedoch fahren heute mehr Menschen Einrad als je zuvor.

Design

Ein Einrad ist ein einrädriges Fahrzeug. Typischerweise besteht es aus einem Sitz, der an einem Rahmen befestigt ist, der an der Radnabe befestigt ist. Sitze gibt es in verschiedenen Größen und Formen. Im Gegensatz zu einem Fahrradsitz sind sie oft leicht nach unten gewölbt und symmetrisch. Sie sind gepolstert und können an jedem Ende "Stoßstangen" haben, um sie bei einem der unvermeidlichen Stürze des Fahrers zu schützen. Einige Sitze sind mit Griffen an der Vorderseite ausgestattet, damit der Fahrer verschiedene Tricks ausführen kann.

Der Sattel wird über die Sattelstütze am Rahmen befestigt. Die verschiedenen verfügbaren Pfostentypen unterscheiden sich durch die Möglichkeit der Höhenverstellung. Die einfachste Sattelstütze ist ein Metallrohr mit in regelmäßigen Abständen gebohrten Löchern. Es gibt auch ein Loch im Hauptkörper, durch das eine Schraube gesteckt wird, um die Sattelstütze zu halten. Um die Sitzbank höher oder tiefer zu verstellen, wird die Schraube entfernt, die Sitzbank auf das nächste Loch eingestellt und die Schraube ersetzt. Eine anspruchsvollere Sattelstütze hat keine Löcher, sondern wird durch eine Klemme am Rahmen befestigt. Die Klemme wird mit einem Klecks oder einer Innensechskantschraube gelöst oder angezogen, um die Höhe der Sattelstütze einzustellen. Diese Konstruktion ermöglicht eine feinere Einstellung der Sitzhöhe. Zusätzlich zu diesen Unterschieden ermöglichen einige Sattelstützen Winkeleinstellungen.

Der Einradrahmen ist eine Metallstruktur mit zwei Gabeln, die am Laufrad befestigt werden, und einem hohlen Rohr, das mit der Sattelstütze verbunden ist. Es stehen verschiedene Designs zur Verfügung. Die einfachste hat flache Gabeln, die über dem Rad verschraubt und an der Sattelstütze befestigt sind. Anspruchsvollere Versionen dieses Designs haben gebogene Gabeln für eine bessere Steifigkeit. Ein besseres Design ist der röhrenförmige einteilige Körper mit einer eckigen oder abgerundeten Gabelkrone. Diese Strukturen haben weniger Schwachstellen und sind langlebiger.

Der Rahmen wird zusammen mit den Lagern, Tretkurbeln und der Speichennabe in der Mitte des Laufrades befestigt. Die Lager sind abgedichtete Kugeln aus Stahl, die die Reibung reduzieren. An den Lagern sind die Tretkurbeln befestigt und am Ende der Kurbeln befinden sich die Pedale. Die Speichennabe ist der Bereich, in dem jede der Radspeichen befestigt ist. Die Nabe kann gerade oder abgewinkelte Flansche haben, die an den Speichen befestigt werden und eine Welle mit Keil oder Keil haben.

Die Speichen sind dünne Metallrohre mit einer Dicke von 0,08 bis 0,125 Zoll (0,2 bis 0,32 cm). Die Anzahl der Speichen an einem Einrad variiert je nach Ausführung und kann zwischen 28 und 48 liegen. Generell sind mehr Speichen besser. Die Speichen können in unterschiedlichen Mustern am Rad angeordnet werden. Sie können beispielsweise ein Drei- oder Vier-Kreuz-Muster aufweisen. Darüber hinaus können sie ein verschachteltes Muster aufweisen, das zur Festigkeit und Stabilität beiträgt. Die Speichen werden durch eine Reihe von Löchern an der Reifenfelge befestigt. Diese Löcher können gerade oder abgewinkelt sein, um dem Winkel der Speiche zu entsprechen.

Die letzte Komponente eines Einrads ist der Reifen. Ein Standard-Einradreifen hat einen runden Querschnitt und eine flache oder glatte Lauffläche. Dieses Design ist ideal für das Fahren auf ebenen Oberflächen. Einige Outdoor-Einradreifen haben dickere Laufflächen, die besser für unwegsames Gelände geeignet sind. Die Größe eines Standard-Einradreifens beträgt 66 cm.

Neben dem eben beschriebenen Standard-Einrad sind weitere Ausführungen erhältlich. Das Giraffe-Einrad ist ein größeres Fahrzeug, das wie ein Fahrrad kettengetrieben wird. Während Standard-Einräder eine Höhe von etwa 3 Fuß (0,91 m) haben, können Giraffen-Einräder 15-20 Fuß (4,6-6,1 m) groß sein. Die Rekordhöhe für ein Giraffen-Einrad beträgt etwa 30,5 m. Eine andere Art von Einrad heißt Ultimate Wheel. Diese Version hat keinen Sitz oder Körper, der nur aus einem Rad und Pedalen besteht. Die Speichen werden normalerweise durch eine Sperrholzscheibe ersetzt, um Verletzungen an den Knöcheln des Fahrers zu vermeiden. Das Impossible Wheel besteht aus einem Rad und seitlichen Pfosten, auf denen der Fahrer steht. Die Herausforderung für dieses Einrad besteht darin, herauszufinden, wie man sich selbst antreibt. Eine seltene Art von Einrad ist schließlich das Einrad. Dieses Design besteht aus einem großen Rad mit dem Sitz auf der Innenseite.

Rohstoffe

Zahlreiche Rohstoffe werden verwendet, um ein Einrad herzustellen. Da der Hauptkörper Festigkeit und Steifigkeit bieten muss, aber auch leichtgewichtig bleiben muss, besteht er typischerweise aus einer Stahllegierung, Aluminium oder Titan. Stahl ist ein Material, das hauptsächlich aus Eisen besteht. Andere Metalle, die eingearbeitet werden können, umfassen Aluminium, Mangan, Titan, Wolfram, Vanadium und Zirkonium. In den 1990er Jahren wurden Verbundmaterialien wie Kohlefasern eingeführt und werden heute manchmal für die Herstellung von Einradrahmen verwendet. Je nach Rahmenmaterial kann es mit verschiedenen Beschichtungen wie Einbrennlackierung, Pulverbeschichtung oder Verchromung geschützt werden.

Metalllegierungen werden auch bei der Konstruktion von Felge, Speichen, Tretkurbeln, Nabe und Sattelstütze verwendet. Die einfachste Felge besteht aus verchromtem Stahl. Anspruchsvollere Strukturen verwenden eine Stahllegierung oder eine verchromte Stahllegierung. Eine typische Speiche besteht aus verzinktem Stahl. Sie können auch aus Edelstahl oder verchromtem Stahl gefertigt sein.

Andere Komponenten des Einrads werden aus verschiedenen Materialien hergestellt. Pedale sind aus Gummi oder Kunststoff. Ein Basispedal hat eine Vollgummi-Blockkonstruktion ohne Spindelverstellung. Bessere Pedale sind aus einem soliden Kunststoff mit einer Einstellvorrichtung für unterschiedlich große Fahrer. Die Sitze können aus verschiedenen Materialien wie Leder oder Vinyl gefertigt werden. Sie können auch eine Polsterung aus Polystyrol oder Polypropylen aufweisen.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Die Herstellung eines Einrads erfolgt typischerweise in zwei Phasen. In der ersten Phase wird das Individuum Ein Einrad. Komponenten hergestellt werden. Typischerweise tun dies separate Hersteller, die sich auf eine bestimmte Komponente spezialisiert haben. In der zweiten Phase kauft der Einradhersteller die Komponenten ein und montiert sie.

Rahmen erstellen

• 1 Nahtlose Rohre für den Rahmen werden aus massiven Stahlblöcken hergestellt. Der Stahl wird erhitzt und zu einer Zylinderform geformt. Dieser Zylinder wird in einen Ofen gegeben, wodurch er weißglühend wird. Anschließend wird unter hohem Druck gewalzt. Durch das Walzen wird der Stahl gedehnt oder gezogen und in der Mitte bildet sich ein Loch. Eine kugelförmige Durchstechspitze wird beim Walzen durch die Mitte des Stahls geschoben. Nach dem Lochen wird das Rohr durch eine Reihe von Walzwerken geführt, um jede unregelmäßige Form oder Dicke zu korrigieren.
• 2 Um die Rohre zu einem Einradrahmen zu formen, werden sie zuerst erhitzt, bis sie erweicht sind. Dadurch können die Rohre gebogen und in die entsprechende Struktur geformt werden. Bei einer Einradkonstruktion sind die Gabeln abgeflacht und am Ende gequetscht, um sie abzudichten. Dieses Ende ist ebenfalls verschweißt, um eine größere Stabilität und Festigkeit zu gewährleisten. Am umgebördelten Ende wird ein Loch gebohrt, um Platz für die Befestigung des Rahmens an der Radachse zu schaffen. Dieser Vorgang kann maschinell oder von Hand durchgeführt werden. Das Teil des Rahmens, das an der Sattelstütze befestigt wird, wird mit Rollen auf die entsprechende Dicke gezogen und dann zugeschnitten. Die drei Rahmenteile werden dann in einer Metallkupplung zusammengefügt, die zwei Löcher hat, die an den Gabeln befestigt werden, und ein Loch auf der gegenüberliegenden Seite in der Mitte, das am dritten Teil befestigt wird. Diese Glieder sind geschlossen verschweißt.
• 3 Der Rahmen wird auf eine Spannvorrichtung gelegt und überprüft, ob er richtig ausgerichtet und geformt ist. Da es noch heiß ist, können feine Anpassungen vorgenommen werden. Überschüssiges Flussmittel und Hartlot werden entfernt und die Schweißnähte werden glatt geschliffen. Nachdem das Metall abgekühlt ist, können andere Einstellungen vorgenommen werden.
• 4 Um den Metallrahmen zu schützen und ihm ein ansprechenderes Aussehen zu verleihen, wird er normalerweise beschichtet. Die Beschichtung kann durch Handspritzlackierung oder durch Passieren des Rahmens durch einen automatischen elektrostatischen Spritzraum erfolgen. In diesem Raum werden Rahmen negativ geladen und mit positiv geladener Farbe besprüht. Der Rahmen wird gedreht, um eine vollständige Abdeckung zu erzielen. Anschließend wird ein Decklack aufgetragen. Einige Einräder sind statt mit Farbe mit einer Verchromung beschichtet.
• 5 Der Sitz wird normalerweise von einem externen Auftragnehmer hergestellt und an das Werk geliefert. Die Sattelstütze ist mit der Unterseite des Sattels verschraubt. Anschließend wird die Sattelstütze in den Einradrahmen gesteckt und mit einer Schraube oder Klemme befestigt.

Räder, Felgen und Speichen

• 6 Felgen werden auf Maschinen hergestellt, die Stahlbänder zu runden Reifen walzen. Die Reifen werden dann verschweißt und weiter geformt. In festgelegten Abständen und Winkeln werden Löcher in die Felge gebohrt. Außerdem wird ein größeres Loch in die Felge gebohrt, damit die Luftdüse des Reifens zugänglich ist.
• In diesen Löchern werden 7 Speichen an der Felge befestigt. An einem Ende der Speiche befindet sich ein Nippel, der in die Felgenlöcher geschraubt wird. Das andere Ende der Speiche ist an der Radnabe befestigt, die eine metallscheibenförmige Vorrichtung ist. Die Speichen werden in einem bestimmten Muster in den Felgenlöchern und Naben platziert. Die Speichen werden in einer gleichmäßigen Richtung angezogen, um das Rad zu begradigen. An der Innenseite der Felge ist ein Liner angebracht, um den Schlauch vor Beschädigungen durch die Speichen zu schützen.
• 8 Ein Gummischlauch wird um die Felge gelegt und dann der Außenreifen befestigt. Die Luftdüse wird durch den Felgenrahmen gezogen und der Schlauch auf einen entsprechenden Luftdruck aufgepumpt.

Endmontage

9 Um das Einrad zu vervollständigen, werden die verschiedenen Teile verbunden. Der Rahmen ist über ein massives Metallrohr mit dem Rad verbunden. Die Lager sind zusammen mit den Tretkurbeln an der gleichen Stelle angebracht. Die gesamte Baugruppe wird mit Muttern und Schrauben befestigt. Der Einradreifen wird aufgepumpt und die letzten Einstellungen werden vorgenommen.

Qualitätskontrolle

Eine Vielzahl von Tests wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass jedes Teil des Einrads den Spezifikationen entspricht. Die erste Phase der Qualitätskontrolle erfolgt durch die Lieferanten der Einradteile. Sichtprüfungen werden während der meisten Herstellungsverfahren durchgeführt. Für die Hersteller von Kunststoffteilen kann die visuelle Inspektion Dinge wie verformte Teile und falsch montierte Teile finden. Darüber hinaus werden weitere Maßnahmen zur Qualitätskontrolle ergriffen. Beispielsweise müssen die Hersteller von Stahlrohren Rohre mit einer bestimmten Dicke formen. Dazu verwenden sie ein Gerät, das als Röntgenmessgerät bekannt ist. Dieses Instrument wird direkt an der Produktionslinie angebracht und steuert die Walzen, um die Größe des Stahlrohrs zu ändern, wenn eine Dickenänderung festgestellt wird.

Die zweite Phase der Qualitätskontrolle erfolgt in der Einradfertigung. Die eingehenden Komponententeile werden physisch überprüft, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entsprechen. Beispielsweise wird der Durchmesser des Reifens gemessen oder die Farbe des Rahmens überprüft. Nachdem das Einrad zusammengebaut ist, prüft es ein Qualitätskontrollspezialist auf offensichtliche Mängel. Zum Beispiel wird das Rad gedreht, um sicherzustellen, dass es gerade steht, oder die Schrauben werden auf festen Sitz überprüft.

Die Zukunft

Während sich die Einrad-Designs im Laufe der Jahre kaum verändert haben, haben die Erfinder nicht aufgehört, zu versuchen, ein besseres Fahrrad herzustellen. Die meisten dieser Versuche bezogen sich darauf, das Einrad sicherer und einfacher zu machen. Beispielsweise beschreibt ein 1994 in den Vereinigten Staaten erteiltes Patent ein Einrad, das für eine begrenzte Neigung ausgelegt ist. Diese Erfindung verwendet einen an den Pedalen angebrachten Bodenkontakt, um das Ausmaß der Neigung zu begrenzen, das der Fahrer erfährt. Ein weiteres 1999 erteiltes Patent beschreibt ein Einrad, das mit einem Lenker ausgestattet ist, der Anfängern helfen kann. Zusätzlich zu diesen neuen Designs werden andere Verbesserungen bei Einrädern wahrscheinlich in Form neuer Verbundmaterialien erfolgen, die die Fahrzeuge stärker, haltbarer und leichter machen.

Weitere Informationen

Bücher

Kirk-Othmer-Enzyklopädie der chemischen Technologie. New York:John Wiley &Sons, 1994.

Zeitschriften

Johnson, R. C. "Einräder und Bifurkationen." American Journal of Physics (Juli 1998).

Martin, S. "Miyata Einrad./ Radfahren (April 1993).

Andere

Die Einrad-Webseite. Dezember 2001. .

Perry Romanowski