Peter Macho

Scheibenbremse

Die Krönung im Bremsenbau ist natürlich die Scheibenbremse. Diese liefert, richtig umgesetzt, auch die beste Bremswirkung. Da die wenigsten Räder für Seifenkisten geeignet sind für den Anbau einer Bremsscheibe, erfordert dies einiges an Geschick des Erbauers. Das Beispiel hier zeigt eine Eigenkonstruktion, bei der über einen Adapter die Bremsscheibe am Rad befestigt wird. Die Achse verfügt dann über eine Halterung zur Aufnahme des Bremssattels.

Die Lösung links zeigt unsere erste Seifenkiste mit Scheibenbremse die 2007 gebaut wurde. Im letzten Jahr haben wir diese Lösung wieder aufgegriffen und daraus ein Produkt für unseren Shop gemacht.

Bremssattel und Bremsscheibe sind handelsübliche Bremssysteme für Fahrräder. Diese gibt es mit hydraulischer oder mechanischer Betätigung. Wir haben uns für die mechanische Variante entschieden. Diese ist kostengünstiger, weniger aufwendig und für Seifenkisten völlig ausreichend. Die Befestigung der Bremsscheibe erfolgt über gelochte Rundbleche, die fest mit dem Rad verschraubt sind. Hierzu ist es notwendig Löcher in die Radnabe zu bohren, was mittels einer Bohrvorrichtung gemacht wird. Der Bremssattel wird über einen Winkel an der Profilachse angeschraubt. Da die Kunststoffräder nie 100% schlagfrei laufen, trifft dies auch für die Bremsscheibe zu. Der Bremssattel selbst, lässt aber genügend Einstellmöglichkeit zu, so das es nicht zum Schleifen der Bremsbeläge auf der Scheibe kommt.

Hier zu sehen der komplette Satz bestehend aus fertig montierten Bremsscheiben an zwei 16″ Kunststoffrädern, sowie zwei mechanischen, über Bowdenzüge zu betätigende Bremssättel inkl. zwei Blechwinkel mit Kleinteilen zur Befestigung an den bei unseren Bausätzen verwendeten Aluminiumprofil Achsen.

1 Rad mit Bremsscheibe
2 Nutenstein Nut 8, Länge 19 mm
3 Halterung Bremssattel
4 Zylinderschrauben DIN 912 M8 x 16mm
5 Bremssattel inkl. Bremsscheibe
6 Scheibe ISO 7089 M6
7 Zylinderschrauben DIN 912 M6 x 10mm

Federung für Seifenkisten ist zwar ungewöhnlich, aber realisierbar. Da wir keine Einzelradaufhängung haben, werden die ganzen Achsen gefedert. Das heißt, die Aufhängung muss mit einer speziellen Vorrichtung versehen werden, die es ermöglicht, dass sich die Achse vertikal bewegen kann. Die von mir gewählte Variante funktioniert über zwei Holzplatten, die über ein Scharnier miteinander verbunden sind. Dazwischen ist auf einer Seite ein Tennisball eingeklemmt. Über Stellschrauben kann der Härtegrad der Federung eingestellt werden. Hierbei werden die beiden Platten und der Tennisball über Schrauben zusammengedrückt. Die gesamte Einheit wird auf die Bodenplatte geschraubt und auf die obere Platte kommt dann die komplette Achse. Die hintere Federung sollte mit zwei bis drei Tennisbällen erfolgen, wobei bei der vorderen einer ausreicht. Der ein oder andere wird jetzt denken, dass das Ganze recht „sprunghaft“ funktionieren wird, da es keinen Dämpfer wie bei einer richtigen Federung gibt. Das ist zwar grundsätzlich richtig, wirkt sich aber nicht sehr problematisch aus. Die Federung sollte relativ hart eingestellt werden. Schon meine erste Kiste besaß eine Federung vorne und hinten. Der Erfolg gab mir Recht. Man konnte sehr gut beobachten dass unsere Kiste einen sehr leichten Lauf gegenüber allen anderen Konkurrenten hatte.

Dies ist ein Auszug aus dem Buch – SEIFENKISTENFABRIK Coole Kisten selber bauen – erhältlich hier im Shop

Wie jeder weiß, spielt das Gewicht bei Seifenkisten eine große Rolle.

Da eine Seifenkiste über keinen eigenen Antrieb verfügt, besteht ihre einzige Energiequelle aus der überall vorhandenen Schwerkraft. bzw. Gravitation. Kräfte, die dem Vortrieb der Seifenkiste entgegen wirken, sind der Rollwiderstand und der Luftwiderstand. Diese gilt es zu überwinden. Wer das am besten kann, der gewinnt. Betrachten wir nun folgend die Physik der Seifenkiste.
Wenn die Kiste, egal welche Bauart, auf der Rampe steht und festgehalten wird, besitzt sie ausschließlich sogenannte potentielle Energie. Dies entspricht der Energie, die aufgewendet werden musste, um die Kiste auf die Rampe hochzuschieben. Die potentielle Energie unserer Seifenkiste wird, solange sie steht, ausschließlich durch die Höhenlage allein bestimmt. Allein mit der potentiellen Energie können wir noch nicht viel anfangen. Ein Stein, welcher in einer bestimmten Höhe festgehalten wird, besitzt ebenfalls potentielle Energie. Sobald er losgelassen wird, wandelt sich die potentielle Energie in kinetische Energie um. Da die Seifenkiste nicht nach unten fallen kann, fängt sie nach dem Loslassen an, sich zum unteren Ende der Rampe zu bewegen. Hierbei wird durch die Gewichtskraft, welche durch das Gesamtgewicht der Seifenkiste entsteht, die potentielle Energie in kinetische Energie überführt. Nun hat der ein oder andere schon mal im Physikunterricht davon gehört, dass im luftleeren Raum alle Körper, unabhängig von ihrem Gewicht, gleich schnell fallen. Es gibt dieses nette Experiment von einer Vogelfeder und einer Stahlkugel, welche in luftleeren Glasröhren tatsächlich, nachdem sie losgelassen wurden, unten gleichzeitig ankommen. Das bedeutet also, dass das Gewicht bei Seifenkisten letztlich keine Rolle spielt. Wir befinden uns mit unserer Seifenkiste zwar nicht im luftleeren Raum, aber die einzigen Kräfte, die versuchen sie aufzuhalten sind der Luftwiderstand und die Rollreibung der Räder. Warum ist dann bei baugleichen Seifenkisten die Schwerere immer schneller, wenn doch das Gewicht bei Seifenkisten keine Rolle spielt? Auf den Punkt gebracht und ohne den Gebrauch von Formeln, liegt es einfach daran, dass eine schwere Seifenkiste den Kräften, die sie am Losfahren hindert, mehr Kraft entgegensetzen kann als eine Leichte. Was dann bewirkt, dass sie schneller beschleunigt.

Und der Luftwiederstand

Wer jetzt sagt, dass der Luftwiderstand bei der relativ geringen Geschwindigkeit der Seifenkiste vernachlässigbar ist, liegt leider falsch. Der Luftwiderstand, in der Physik Viskosität genannt, bremst Körper proportional zu ihrer Geschwindigkeit ab. Beim Start überwiegt natürlich zuerst der Rollwiderstand und auch die Trägheit. Da diese beiden Kräfte aber bei einer guten Seifenkiste gering sind, gewinnt relativ schnell der Luftwiderstand die Oberhand. Aus diesem Grund ist es unbedingt erforderlich, zumindest für die, die gewinnen wollen, das maximal zulässige Gesamtgewicht auszunutzen.

Für den, der sich hier etwas vertiefen möchte, dem empfehle ich folgende Seite:

Warum der Dicke wirklich schneller ist
https://www.uni-hannover.de/fileadmin/luh/content/…/08_1_2_56_59_herrmann.pdf

Dies ist ein Auszug aus dem Buch – SEIFENKISTENFABRIK Coole Kisten selber bauen – erhältlich hier im Shop

WELCHE ROLLE SPIELT DIE RADGRÖßE

Bei der Wahl der Radgröße spielen zwei Faktoren die entscheidende Rolle. Dies betrifft zum einen die Lagerreibung und zum anderen die Überwindung von Hindernissen. Hindernisse können sein: Kanten von Kanaldeckeln, Schlaglöcher, Steine und ähnliches. Will man diese immer umfahren, kostet dies Zeit und damit auch eventuell den Sieg. Deshalb gilt hier: Umso größer das Rad, umso geringer die Energie, die es für das Überwinden des Hindernisses braucht. In der Abbildung unten ist zu sehen, dass das kleinere Rad (unter gleichen Bedingungen) 3 mm mehr Höhe überwinden muss als das größere (übertriebene Darstellung).

Bei der angesprochenen Reibung handelt es sich erst mal nicht um die Rollreibung zur Straße, sondern um die Lagerreibung, unabhängig der Art der Lagerung. Hier gilt, je größer die Räder sind, desto weniger Umdrehungen werden für eine festgelegte Wegstrecke benötigt. Und je weniger sich das Rad drehen muss, desto weniger Lagerreibung tritt auf. Bei einer Streckenlänge von 2oo Metern dreht sich das 16“ Rad aus der oberen Zeichnung 163 mal, gegenüber dem 12“ Rad, welches sich 205 mal dreht. Das sind 25 % mehr Umdrehungen, was mehr Lagerreibung bedeutet.

Das heißt aber noch lange nicht, dass große Räder automatisch zu besseren Zeiten führen. Größere Räder haben auch ein größeres Trägheitsmoment und benötigen daher mehr Energie, um in Bewegung zu kommen. Eine optimale Größe stellen Räder mit einem Durchmesser von 12 Zoll bis 20 Zoll bzw. 300 mm bis 500 mm im Durchmesser dar. Hierbei haben klas-sische Speichenräder in der Regel auch das geringere Trägheitsmoment.

Dies ist ein Auszug aus dem Buch – SEIFENKISTENFABRIK Coole Kisten selber bauen – erhältlich hier im Shop

Wer sich noch ausführlicher mit der Reifengröße beschäftigen möchte, dem empfehle ich einen Artikel des Mountain-Bike Magazin. Hier geht es zwar nicht um Seifenkisten, aber physikalisch gesehen ist dies bei Fahrrädern gleich.

Die passenden Räder zum Bau deiner Seifenkiste findest hier im Shop.

Wer über eine Ständerbohrmaschine verfügt und Gewinde schneiden kann, der kann kostengünstig mit Hilfe von Aluminium-Profilleisten sehr stabile und vielseitige Achsen herstellen. Die Profile können im Onlinehandel in der gewünschten Länge bestellt werden. Beim Kauf muss darauf geachtet werden, dass man Profile nimmt, die längs der Achse eine Bohrung besitzen und noch genügend Material drum herum, um ein M12 Gewinde zu schneiden. Diese gibt es von verschiedenen Herstellern, wie z.B. ITEM. Ideale Größe der Profile ist ein Querschnitt von 40 x 40 mm. An den beiden Enden werden die, meistens sechs Millimeter großen Löcher, aufgebohrt auf das erforderliche Kernloch mit Durchmesser 10,4 mm für ein M12 Ge-winde. Die Bohrung sollte ca. 40 mm tief und das dazugehörige Gewinde ca. 30 Millimeter tief sein. In das Gewinde wird eine Gewindestange eingeschraubt und mit einer Mutter mit Unterlegscheibe verspannt. Die Länge der Gewindestangen ergeben sich aus der Nabenbreite der Räder, der Einschraubtiefe und der notwendigen Unterlegscheiben und Muttern. Die Bohrung für den Drehpunkt der Vorderachse kann genau zentrisch in der Mitte erfolgen. Über die Nuten des Profils und sogenannte Nutensteine können sämtliche Anbauteile direkt an der Achse angebracht werden. Diese Bauart ergibt eine sehr stabile Konstruktion und bei Verwendung von Gewindestangen der Festigkeitsklasse 10.9 (Online Handel) sind hier auch höhere Belastungen möglich. Allerdings eignet sich diese Lösung nur für Räder mit einer Achsaufnahme von 12 mm Durchmesser.

Dies ist ein Auszug aus dem Buch – SEIFENKISTENFABRIK Coole Kisten selber bauen – erhältlich hier im Shop

Fertige Aluminiumachsen für deine Seifenkiste gibts hier im Shop.

Holzachsen bestehen zwar nicht komplett aus Holz, aber sie lassen sich recht einfach aus Teilen im gut sortierten Baumarkt herstellen. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, wird eine Gewindestange zwischen zwei länglichen Holzplatten, wie im Sandwich-Verfahren eingepackt. Die Abmessungen der Holzteile und die Länge der Gewindestange, ergeben sich aus der gewünschten Spurweite und Nabenbreite der Räder. Vor dem Verleimen werden die Holzteile positioniert und mit Hilfe von Schrauben fixiert. Für die Schrauben sollte unbedingt vorgebohrt und gesenkt werden, um das Platzen des Holzes zu vermeiden. Die Schrauben werden wieder gelöst und die  notwendigen Flächen mit wasserfestem Holzleim beidseitig und gleichmäßig bestrichen. Während der Fixierung der Teile kann auch die Gewindestange eingelegt werden, damit die seitlichen Leisten eng anliegen. Anschließend werden die Teile mit den Schrauben verpresst. Die Gewindestange verbindet sich nicht mit dem Holzleim und kann bis zur endgültigen Platzierung wieder herausgezogen werden. Sobald die Holzteile gut miteinander verleimt sind, kann die eingesteckte Gewindestange mit zwei Muttern verspannt werden. Die Bohrung im Drehpunkt ist etwas außermittig gesetzt, da wir nicht durch die Gewindestange durchbohren können. Wird die Achse unter dem Fahrzeug montiert, spielt das keine Rolle. Bei der Montage auf der Grundplatte wird die Achse leicht kippen. Dies wird durch die Verwendung einer großen Unterlegscheibe (Karosseriescheibe) verhindert. Alternativ verhindert auch eine Brücke über der Achse zu starkes Kippen. Zur Befestigung der Hinterachse werden vier Bohrungen zur Verbindung mit der Karosserie angebracht. Die Verwendung einer M12 Gewindestange der Festigkeitsklasse 8.8, eingebettet in 18 mm Multiplex Platten, ist ausreichend für eine Kinderkiste bis 115 kg Gesamtgewicht. Für eine stärkere Ausführung empfiehlt sich bei der Gewindestange die Festigkeitsklasse 10.9 (Online Handel) oder M16 bzw. M20 in Abhängigkeit der Lagerdurchmesser der Räder. Zusätzlich können auch Rohre verwendet werden, in die die Gewindestange aufgenommen wird. Dies können Aluminiumrohre sein, die es ebenfalls im Baumarkt gibt und die auch ineinander gesteckt werden können. Beim Befestigen der Zuganker für die Lenkung ist es wichtig, diese so zu gestalten, dass sie bei einer Belastung durch einen kleinen Unfall nicht allzu leicht herausreißen. Hierzu eignen sich sehr gut lange Ösenschrauben. Alternativ zum Sandwich-Verfahren kann man sich vom Schreiner auch eine passende Nut für die Gewindestange in eine Holzleiste fräsen lassen und diese dann mit einer weiteren Leiste abdecken.  Alles weitere ist dann wie oben bereits beschrieben.

Dies ist ein Auszug aus dem Buch – SEIFENKISTENFABRIK Coole Kisten selber bauen – erhältlich hier im Shop

Material
Der Bau des Chassis einer Seifenkiste erfolgt meistens aus Holz. Die beste Wahl hierbei sind sogenannte Multiplex-Platten, meistens aus Buche oder Birke. Es handelt sich hierbei um mehrfach, mit wechselnder Ausrichtung, verleimter Furnierlagen, die zusammen eine hohe Stabilität erreichen. Multiplex Platten gibt es in den handelsüblichen Dicken 3, 6, 9, 12, 15, 18 und 21 mm. Sie sind leicht zu verarbeiten und sehr formbeständig. Natürlich kann man zum Bau einer Seifenkiste auch anderes Holz verwenden, jedoch sollte klassisches Sperrholz vermieden werden, da es splittern und dann zu Verletzungen führen kann. Beim Bau nach dem Reglement des DSKD ist dieses Sperrholz verboten. Allerdings gibt es das klassische Sperrholz kaum noch. Das in den meisten Baumärkten ebenfalls angebotene Pappelsperrholz gehört schon eher zu den Multiplex-Platten und kann gut verwendet werden.
Die stärkste Platte ist in der Regel die Bodenplatte. Hier sollte 18 oder gar 21 mm verwendet werden. Je nach Steifigkeit der Gesamt-konstruktion können für die Bodenplatte auch dünnere Platten verwendet werden. Allerdings sollte die Sicherheit des Fahrers immer im Vordergrund stehen. Zusätzlich zu Platten werden zum Bau auch Holzleisten verschiedenster Stärken ihren Einsatz finden. Zusätzliche alternative Baustoffe, wie z. B. Kunststoffplatten lassen sich natürlich auch hervorragend einsetzen. Der Phantasie des Erbauers sind kaum Grenzen gesetzt.

Verbindungen
Die Platten und Leisten werden miteinander verleimt oder verschraubt. Auch beides ist sinnvoll. Beim Verschrauben sollte vorgebohrt werden, um zu vermeiden, dass das Holz reißt. Beim Verleimen kann es sinnvoll sein, die Teile durch Schrauben zu fixieren. Unbedingt zu beachten ist die Verwendung von wasserfestem Holzleim. Die Flächen die verleimt werden, sollten glatt und plan zueinander sein. Wenn die Teile richtig positioniert sind, was z. B. auch durch kleine Schrauben erfolgen kann, sollten die beiden Teile gut miteinander verpresst werden. Nur so wird eine hohe Endfestigkeit erreicht. Die minimale Pressdauer steht auf der Leimflasche oder Dose. Die Pressung erfolgt mit Schraubzwingen oder auch Spanngurten.
Die Verwendung von Heißkleber als Alternative ist möglich. Es entfällt das lange Warten bis der Leim getrocknet ist, allerdings auf Kosten der Festigkeit.
Welche Verbindungsart Sie letztendlich verwenden (Holzleim, Heißkleber, Schrauben oder anderes) liegt in Ihrem Ermessen. Wichtig ist, dass alle Verbindungen stabil sind und bleiben.

Die hier verwendeten Bilder entstammen dem Bau einer Seifenkiste die nach dem Bauplan JeeBox hier aus dem Shop entstand.

Ein Kunde, der vor nicht allzu langer Zeit den neuen Bauplan des Vaillante F1 EVO gekauft hatte, lies mir Bilder von Bau zukommen. Die Seifenkiste wurde noch an einigen Stellen verstärkt und auch erweitert. Die Bilder sind noch ohne Räder. Soweit ich weiß will der Erbauer bei einem Rennen des DSKD teilnehmen. Das heißt, es werden 12″ Vollgummi Räder montiert. Ich bin schon auf die finalen Bilder gespannt.

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