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holzbau:felgenbau

Die Herstellung von Holzfelgen mit Handwerkzeug

Diese Seite wurde aus verschiedenen Beiträgen von Matthias (mbi03) zusammengestellt.

WICHTIG!!

Es ist einiges an handwerklichem Können gefragt. Der Umgang mit Handsägen und Hobeln und deren Schärfung sowie der Beherrschung des Kaseinleims seien hier nur als Beispiele genannt.

Wer also erwartet mit diesem Dokument als Laie schnell mal eben ein paar Felgen zu basteln, lasse bitte die Finger davon. Es geht immerhin um hochbelastete, tragende Teile eines Fahrzeugs.

Jegliche Haftung für entstandene Schäden an Gesundheit oder Material, die durch die Nachahmung der hier gezeigten Arbeitsschritte entstehen, wird hiermit ausgeschlossen. Ihr arbeitet auf eigenes Risiko!


Überblick

Die Felgen verfügen über keine Felgenhörner und sind daher nur für Schlauchreifen geeignet

Wenn man nur für sich selbst ein paar Felgen bauen will braucht es nicht unbedingt eine Fräse. Da tun es Handhobel, eine gewöhnliche Halbrundraspel, die einen 20-30 mm Radius hat, eine Rundraspel mit ca 6 mm Durchmesser, ein Tiefenmaß, den Mallen (Form) und eine Bohrlehre.

Der grobe Überblick:

  • Die Holzleisten zusägen und auf Maß hobeln
  • Die Leisten trocken mit dem Biegeeisen rund biegen
  • Provisorisches Aufzwingen auf den Mallen
  • Anzeichnen der Schäftungen
  • Schäftung der Leisten auf die korrekte Länge
  • Verleimung von 3 geschäfteteten Leisten auf dem Mallen mit Kaseinleim
  • Per Kreisteilung die Positionen für die Nippeltöpfe anzeichnen und bohren
  • Mit Raspeln und Schablonen die Reifenmulde machen
  • Die Nahtrille anreissen und per Raspel einfeilen
  • Mit spezieller Bohrlehre die Nippel-/Speichenlöcher bohren
  • Per Hobel und Raspel den Flankenradius ausarbeiten
  • Holzschutz aufbringen

Die Arbeitsgänge im Detail

Der Mallen

Der Mallen ist ein kreisrundes Formbrett, das den Felgendurchmesser vorgibt (abzüglich der Felgenhöhe) und Vorrichtungen zum aufzwingen der Holzleisten hat.

Als Rohling kann zum Beispiel ein Stück beschichtete 20 mm-Spanplatte dienen.

Anzeichnen (von beiden Seiten) mit Zirkel und Lineal, mit 1-2 mm Aufmaß aussägen und dann mit dem Messzirkel - das ist eine Latte mit einen 8 mm Stift an einem Ende - und einer auf den richtigen Durchmesser festgeklemmten Messuhr auf der anderen. Wer keine Messuhr hat, der klemmt einfach einen Klotz mit 1 mm Aufmaß auf und kann dann mit der Fühllehre den Spalt messen. Die Winkeligkeit misst man mit dem Haarwinkel. Wenn man gut angezeichnet hat ist auch der Strich schon eine gute Hilfe.

Als Werkzeug für die Bearbeitung des Umfangs langt eine Raspel So arbeitet man sich halt Zentimeterweise rundrum.

Für den Mallen braucht man alles in allem mit anreissen, aussägen auf Maß raspeln und bohren 2-2,5 Stunden. Aber weil man den ja immer wieder hernehmen kann, macht das dann pro Rad nur einen kleinen Teil.

Der Mallen gibt einem alles was man braucht, um die Maße zu gewährleisten, damit man nur 1 mm Aufmaß rundum lassen muss, um leztendlich auf 1 mm rund, und auf 2-3/10 mm paralell (Bremsflanken) arbeiten zu können.

Der Mallen ist exakt rund und hat in der Plattenstärke genau das fertige Breitenmaß der Felge. Über die Zentrumsbohrung hat man immer einen Ursprung für das Aussen-Rund.

Bis sämtliche Funktionsmaße fertig sind kann die Felge auf dem Mallen bleiben. So hat man bis zu allerletzt ein massives Teil, das einfach zu handhaben ist und auch robustere Behandlung übersteht.

Auch ermöglicht es der Mallen, schichtweise zu arbeiten und sich Zwinge für Zwinge mit einstreichen und festzwingen im Kreis herum zu arbeiten. Auch wenn die Schäftung mal 2-3/10 verrutscht, oder die Leisten nicht 100% paralell zu liegen kommen und auch nicht 100% exakt rund vorgebogen waren, ist eine Lage fertig kann man sie gut rund und Flächig bearbeiten und dann den nächsten Ring auflegen. So hat man nicht den Zwang einer maschinellen Präzison der Einzelteile, denn die Toleranzen können sich nicht aufsummieren.

Bau der Felge

Matthias baut die Felgen aus 3 Leisten, so dass als Rohling ein Querschnitt von 22 x 22 mm entsteht. Eine Leiste misst also 7,4 mm x 22 mm. Sie muss aber nicht über den ganzen Umfang aus einem Stück sein, sondern kann geschäftet werden. Je nachdem was das das Material hergibt.

Das Material sollte man gründlich auswählen. Zu empfehlen sind Esche oder Ulme, weil ihr Holz extrem dauerbiege-beständig ist. Man hat nach 120 Mio Biegevorgängen immer noch keine Veränderung. Dazu leisten Ulme und Esche dem Spalten und Absplittern von allen Hölzern den grössten Widerstand. Kernholz verwenden. Bei Esche sollte die Maserung gerade, die Struktur aber grob sein (Wasseresche), denn dieses Holz ist elastischer. Auf gerade Faser achten, kurze Stücke werden zusammengeschäftet

Auch Birke ist sehr robust, allerdings weniger Witterungs- und Insekten-beständig (100 Mio Biegevorgänge zuverlässig ohne Folge). Dann kommt Hickory mit 90 Mio Biegevorgängen und langfaserige Weissbuche (Kernholz!!) mit 65Mio Biegevorgängen und danach Rotbuche, Eiche und Robinie, die sich zwar hervorragend biegen, aber problematisch verleimen lassen. Sie neigen ausserdem zum splittern und reissen und ertragen „nur“ 45-50 Mio Biegevorgänge (=Radumdrehungen) zuverlässig.

Man verwende ausschliesslich geradfaseriges Kernholz und leime Kern auf Kern und Splint auf Splint. Die Leisten kann man mit der Gestellsäge vom Brett schneiden, sie mit dem Handhobel auf Maß hobeln und sie trocken am Biegeeisen biegen.

Dann werden sie auf einem sogenannten Mallen (Im Schiff und Flugzeugbau ein provisorischer Spant (Formbrett); Herstellung siehe oben) aufgezwingt, und die Schäftun(en) wenn man einen Ring aus mehren Leisten baut angezeichent. Die Schäftungen sollten etwa 10x so lang sein wie die Leiste dick ist aber es ist auch wichtig, dass sie auf dem Mallen am Anfang wie am Ende jeweils unter einer Zwinge zu liegen kommt. Geleimt wird mit Kasein.

Die Leiste wird vor dem Biegen an der Leimseite mit der Rauhbank (einem sehr langen Hobel) so gut es geht eingeebnet, und die vorherige Lage auf dem Mallen wird rund und eben gehobelt. So hat man eine beherrschbare Leimfuge und die Aussenfläche wird erst nach dem Verleimen fertiggestellt.

Die beiden Innenringe sind tragend. Dafür ist ein Querschnitt von 15×20 mm notwendig, um die nötige Druckfestigkeit für 36 KN auch bei schwankender Holzqualität sicherzustellen. Die Fläche für die Nippellöcher und das Ventilloch muss man nämlich abziehen. Die 3. Lage trägt die Felgenmulde und dient vor allem der Formgebung. Für sehr leichte Felgen kann man als Aussenring Pappel nehmen.

Sind alle Leisten verleimt, wird die Felge aussen rund gemacht. Zunächst mit dem Zug-Hobel, dann mit der Raspel. Gemessen wird mit dem Messzirkel (das ist eine Latte mit einen 8 mm Stift an einem Ende).

Bohren der Nippeltöpfe

Die Nippeltöpfe vor dem einraspeln der Mulde zu bohren, spart definitiv Schweiss. Das Bohren geht leichter, wenn die Mulde noch nicht da ist.

Die Kreisteilung zum Anreissen der Bohrlöcher geschieht mit dem Zirkel. Es ist immer eine Teilung die durch 4 geht, also besonders simpel- egal ob 36,32,28,24,20, oder 16-Loch. Ausser einem Bleistift und einem Stechzirkel braucht man da nichts.

Es werden jeweils von rechs und links mit dem Streichmaß die Umfangslinien angerissen und mit Zirkelschlägen soweit geteilt, bis man die entsprechende Lochzahl angezeichnet hat. Die Felge sizt noch auf dem Mallen und ist in der Felgenbreite und im Felgendurchmesser fertig bearbeitet. Man legt die Felge auf die Anreissplatte, einen speziellen ebenen Tisch, oder halt die Werkbank. Wenn man keinen einstellbaren Höhenanreisser oder Streichmaß hat, legt man eine passende Unterlage so unter den Zimmermannsblei, dass dessen Spitze in der erforderlich Höhe über der Platte steht und zieht damit einen Strich rundherum. Ob man nun eine Linie in der Mitte zieht oder deren zwei, ist eher eine Schönheitsfrage.

Bei symmetrischer Einspeichung (z.B. ein normales Vorderrad) langt eine Linie in der Mitte des Felgenbettes. An der Innenseite entsteht das „Zickzack-Muster“ aus der Folge der unterschiedlichen Winkel der Speichenlöcher.

Bei unsymmetrisch gespeichten Rädern - z.B. vielen Hinterrädern - sind ja die Winkel der Speichen rechts und links anders und wenn man ein absolut symmetrisches Zickzack-Muster haben will (Schönheitspreis), dann muss man je nach Durchmesser des Rades und der Flanschmaße der Nabe eine 2. Linie an der Ritzelseite der Felge ziehen ( gewöhnlich sind 3 mm Versatz ein recht brauchbarer Wert).

Das Programm WheelCalc ermittelt die Winkel exakt, so dass man, wenn man will, auch den exakten Wert zeichnerisch ermitteln kann. Allerdings möge man sich auf glatte mm beschränken.

Wenn es zu schwierig wird, die Winkelfunktionen zu berechnen, dann druckt man sich das Elongations-Fenster und den Spoke-Explorer aus und benutzt einfach einen Winkelmesser. Den Elongationswinkel stellt man durch untergelegte Klötzchen/Scheibchen zwischen den Latten ein, den Winkel halt zwischen den Schenkeln.

Nachdem die Bohrlöcher für die Nippeltöpfe angezeichnet sind, kann die Felge vom Mallen genommen werden.

Die Speichennippel sind 22 mm lang, 12 mm sind davon Vierkant. Man muss noch eine Unterlegscheibe aus Messing 10x4x0,6 unterlegen. Also hat man nur 9,4 mm zylindrisch. Daher sollte die Senkung für die Speichennippel 10×10 mm tief sein. Da der Teil unterhalb der Senkung der eigentliche, tragende Teil ist sollte man die Radien innen etwas knapper machen. 6 mm sollten reichen.

Für die Nippeltöpfe Flach-Senker mit Spitze nehmen und beim bohren der Speichenlöcher eine Scheibe einlegen. Auch schräge Löcher laufen dann später nicht weg. Die Nippeltöpfe werden mit dem Flachsenker so tief eingesenkt, dass noch 9,5 mm Material nach unten stehen bleiben, also der Vierkant des Nippels komplett herausschaut.

schnabel.jpg

Wenn der kreis geteilt, und die Nippeltöpfe gebohrt sind, die Aussenform fertig bearbeitet ist und endlich die Felge vom Mallen genommen wurde, kann man, wenn man die Nabe vermessen hat und die Flanschmaße und das gewünschte Speichenmuster kennt, alle notwendigen Parameter einstellen. Zum exakten Bohren der Nippelöcher langt auch ein Knotenbohrer 4,5 mm. Der „Schnabel“ (die oben abgebildete Bohrlehre) dient nur dazu, dass beim ansetzen der Bohrer die richtige Richtung bekommt.

Das sind 2 Holzklötze, 2 Latten und eine Bohrhülse 4,5 mm. Wer keine Drehbank hat und nicht härten kann kauft die Hülse fertig. Sie kostet im Fachhandel ~2 Euro.

Festgeklemmt wird es mit der Schraube. Der Faden signalisiert nur, dass die Einstellung noch exakt ist. Wird der locker, hat sich versehentlich was verstellt.

Dann bohrt man mit einem durch einen Holzklotz gebohrten Schlangenbohrer mit 10 mm Durchmesser die Nippeltöpfe. Da aus dem Klotz der Bohrer nur soweit rausguckt, wie der Nippeltopf tief sein darf, kann man nicht tiefer senken. Die Zugspitze des Bohrers ist sehr scharf, man kann sie sehr exakt am Anriss einstechen. Und da man mit der Kuri-Kuri einen freien Blick auf Teil und Bohrer hat, kann man sehr gut bohren, ohne aus dem Lot zu geraten. Der Grund des Nippeltopfes ist eben, aber die Zentrierspitze hat eine kleine Mulde in der Mitte des Nippeltopfes hinterlassen.

Nun wird der „Schnabel“ entsprechend mit dem Winkelmesser eingestellt und festgeschraubt. In der Folge kann man rundherum alle Löcher z.B. für die ziehenden Speichen, der linken Seite bohren. Wer unsicher ist kann die Felge mit Schnippsgummis an die Anschläge anschnippen. Man fädelt nun den Bohrer durch die Hülse und dreht die Felge solange bis die Spitze des Bohrers in das Zentrum des 1. Nippeltopfes piekt. Die Hülse ist 30 mm lang, und der Bohrer hat nur 2/100 Spiel da kann mit den Winkeln nichts aus der Flucht geraten und das Zentrum kommt ja von der vorher aufgebrachten Teilung. Den Bohrer ca. 15 Umdrehungen drehen. Dann schaut die Zugspitze innen aus der Felge und man dreht den Bohrer zurück. 4 Nippeltöpfe weiter das selbe. Rundrum bis man wieder am ersten Loch angekommen ist. Vorsichtige Menschen können sich die Nippeltopfe mit dem Filzer farbig markieren, da kommt man nicht durcheinander.

Dann wird der Schnabel für die schiebenden Speichen eingestellt und das 2., 6., 10.,14., usw. Loch gebohrt. Nun wird die Felge gewendet und man macht das Gleiche für die Gegenseite, mit den Löchern 3,7,11,15, usw.

Sind alle Löcher durchgebohrt spannt man den Bohrer in ein Handheft und sticht ihn in das Loch das die Zugspitze innen hinterlassen hat. Das führt den Bohrer Zuverlässig und man dreht 5x und das Loch ist ganz durch, glatt und ohne Grat, ohne ausplatzen oder ausreissen. Wenn man das einige Male gemacht hat, braucht man um eine 36-Loch Felge zu bohren und zu senken ~30 Minuten.

Die Teilung kommt aus dem Anriss, und die Winkel aus der Lehre. Wenn man bis 4 zählen kann, kann da nichts mehr schiefgehen, es ist alles festgelegt.

Ewok fügt hinzu: Beim Ventilloch nicht vergessen, es so zu setzen dass man nachher auch gut hinkommt. Die ihm benachbarten Speichen sollten deshalb beide von ihm weggeneigt sein.

Die Reifenmulde

Wenn die Felge aussen rund und eben ist, wird eine umlaufende Mulde eingeraspelt. 3 mm tief -/+1 mm, die in einem Abstand von 3 mm zu den Flanken ausläuft. Und in der Mitte davon wird 4 mm breit und 2 mm tief die Nahtrille eingearbeitet.

Hilfreich ist ein Schablonensatz aus Blech:

  1. Einfache Mulde Radius 25 mm, 3 mm tief
  2. Schablone mit 6 mm breiter und 2 mm hoher Rund-Nase für die Nahtrille in der Mitte
  3. Schablone mit 3 mm Radius zur Flanke

Zuerst wird die Reifenmulde mit einer Halbrundraspel DM-25 grob eingearbeitet und dann kommt eine, aus einem 20 mm Rundholz gemachten und mit Sandpapier beklebte Feile für die Feinheiten zum Einsatz. Die Reifenmulde muss exakt mittig liegen, 14 mm breit und 3 mm tief sein.

Die Nahtrille wird mit einem Streichmaß von beiden Seiten angerissen und dann mit einer 6 mm Rundraspel 2 mm tief eingefeilt. Sie muss so exakt wie irgend möglich in der Mitte liegen.

Zuletzt wird rechts und links an den Flanken ein 3mm Radius angelegt und damit ist das Profil fertig.

Mit der Raspel wird man für die Reifenmulde einer Felge aus Esche oder Hickory ca. 2-3 Stunden benötigen.

Man kann aber auch mit traditionellem Kittbett fahren, da muss man nur eine 3m tiefe Mulde einraspeln die an den Flanken ausstreicht und den Rest macht dann die Kittschicht.

So eine Felge ist leichter als eine vergleichbar druckfeste Alufelge. Sicherlich könnte man den tragenden Ring auf 10 x 20 mm abmagern, könnte dann aber die Speichen nicht mehr richtig spannen ohne das die Felge „eckig“ wird.

Holzfelgen-Workshop

Am 01./02.09.2012 fand in Weida ein Holzfelgen-Workshop statt (Diskussion im Forum siehe hier). Dort ist auch folgendes Video entstanden:

search?q=k0VARQXvNCI&btnI=lucky

holzbau/felgenbau.txt · Zuletzt geändert: 2014/10/12 11:09 von bzzt