Fahrradbremse
Eine Fahrradbremse ist eine Vorrichtung, mit der die Fahrt eines Fahrrads gebremst werden kann. Bei den ersten Fahrrädern wurde das Vorderrad mit der Tretkurbel direkt angetrieben und konnte so auch gebremst werden (siehe: Geschichte des Fahrrads). Spätestens mit Einführung der Freilaufnabe gehörte die Bremse zur Standardausrüstung des Fahrrads. Es entstand eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen, von denen seit der Jahrtausendwende die seilzugbetätigte V-Brake am verbreitetsten ist.
Der Bremsbelag wird bei der Klotz- und Felgenbremse direkt auf den Reifen bzw. die Felge gepresst, bei der Trommel- oder Scheibenbremse auf eine separate Reibfläche, die mit der Nabe verbunden ist, so dass die Speichen das Bremsmoment zur Felge übertragen müssen. Die Anpressung des Bremsbelags an die Reibfläche erfolgt bei Klotz- und Trommelbremsen radial und bei Scheiben- und Felgenbremse zangenartig in axialer Richtung.
Gesetzliche Bestimmungen
Die deutsche Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO) schreibt in § 65 StVZO vor, dass Fahrräder zwei voneinander unabhängige Bremsen besitzen müssen, stellt aber keine weiteren Anforderungen an Fahrradbremsen.
In der österreichischen Fahrradverordnung werden ebenfalls zwei voneinander unabhängig wirkende Bremsvorrichtungen gefordert. Diese müssen auf trockener Fahrbahn eine mittlere Bremsverzögerung von 4 m/s² bei einer Ausgangsgeschwindigkeit von 20 km/h erreichen.
In der Schweiz müssen Fahrräder gemäß Art. 214 Abs. 2 der Verordnung über die technischen Anforderungen an Strassenfahrzeuge mit zwei kräftigen Bremsen versehen sein, von denen die eine auf das Vorder- und die andere auf das Hinterrad wirkt.
In der DIN EN ISO 4210-2 wird für Alltagsfahrräder ein Bremsweg von maximal 7 m aus 25 km/h gefordert. Das entspricht etwa 3,5 m/s². In Bezug auf die Produkthaftung ist bei Fahrradbremsen als Mindestanforderung gemäß der Richtlinie 2001/95/EG über die allgemeine Produktsicherheit die DIN EN ISO 4210-4 (Sicherheitstechnische Anforderungen an Fahrräder – Prüfverfahren für Bremsen) maßgeblich.[1]
Bremswirkung und Sicherheit
- Dynamische Radlastverteilung
- Der Effekt der durch das Bremsen hervorgerufenen dynamischen Radlastverteilung bewirkt eine Umverteilung der Gewichtskraft vom Hinterrad auf das Vorderrad. Schlimmstenfalls kommt es zum Abheben des Hinterrads und zum Überschlagen des Fahrrads. Mit abnehmender Gewichtskraft am Hinterrad verringert sich dessen Haftreibung zum Straßenbelag. Dadurch blockiert das Hinterrad bereits bei niedrigerer Bremskraft. Verstärkt wird der Effekt durch eine abschüssige Fahrbahn (Schwerpunktverlagerung nach vorn) oder zusätzliche dynamische Gewichtsverlagerung durch Fahrbahnunebenheiten wie Schlaglöcher.
Je kürzer der Radstand und je weiter vorne und höher der Schwerpunkt, desto ausgeprägter sind die Auswirkungen der dynamischen Radlastverteilung beim Bremsen.
- Blockieren der Räder
- In Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Straßenoberfläche und der Höhe der Bremskraft können die Räder blockieren. Insbesondere das Blockieren des Vorderrads führt häufig zum Sturz, da das Fahrrad dann nicht mehr zu lenken und auszubalancieren ist (siehe Dynamik des Fahrradfahrens). Um dem Blockieren des Vorderrads entgegenzuwirken, werden beispielsweise für V-Bremsen sowie für die Rollerbrake von Shimano speziell beim Vorderrad häufig Maßnahmen zur Bremskraftbeschränkung vorgesehen. In der einfachsten Form bestehen diese aus einer Feder, die in einer schmalen Hülse im Verlauf der Bowdenzughülle untergebracht ist, und ab einer bestimmten Zugkraft nachgibt. Aktuell (2019) kündigen mehrere Hersteller ein Antiblockiersystem für Fahrräder an.
- Bremskraft
- Bremsen mit ungeschützter Reibfläche müssen bei Nässe erst den Wasserfilm verdrängen und verdunsten lassen, bis sie ihre volle Bremskraft entfalten. Dies macht sich jedoch vor allem bei Felgenbremsen in Kombination mit Stahlfelgen bemerkbar. Die Verschmutzung der Reibflächen kann Einfluss auf Bremsreibung und Verschleiß haben.
Bei Cantileverbremsen ist die Bremskraft stark vom Verlauf der Seilzüge und insofern sowohl von der Einstellung der Bremse wie auch von der Stärke der Bremsbeläge abhängig. Historische Fahrradbremsen, beispielsweise die Stempelbremse oder Seitenzugbremse mit Stahlfelgen, genügen hinsichtlich der Bremswirkung heutigen Ansprüchen meist nicht mehr.
- Dosierbarkeit
- Mit einem weiten Dynamikbereich zu dosierende Bremsen erhöhen die Sicherheit. Voraussetzung sind hochwertige, unverschlissene und korrekt verlegte Bremszüge mit wenig Kompressibilität und Reibungswiderstand. Bei hydraulischen Bremsanlagen lässt sich in der Regel die Bremskraft besser dosieren.
Standfestigkeit und Überhitzung
Die meisten Fahrradbremsen sind nicht für langes, dauerhaftes Bremsen mit hoher Bremskraft geeignet. Wenn die durch Reibung in Wärme umgewandelte Bewegungsenergie nicht in ausreichendem Maß an die Umgebung abgegeben wird, können Bremsen sehr heiß werden. Das kann je nach Art der Bremse zu unterschiedlichen Problemen führen.
Eine Überhitzung der Bremsen tritt typischerweise bei langen Abfahrten im Hochgebirge auf. Bei beladenen Transport- und Reiserädern sowie bei Tandems kann es bereits bei kürzeren Abfahrten dazu kommen. Zur Vorbeugung sollten Bremsen montiert werden, die vom Hersteller ausdrücklich zur Verwendung mit Tandems, Lastenrädern oder für den Downhill-Einsatz auf Mountainbikes zugelassen sind.
Auf langen Abfahrten gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Bremsen zu entlasten:
- Auf sicherer und gut überschaubarer Strecke kann auf das Bremsen verzichtet werden. Die Geschwindigkeit erhöht sich dann, bis der Luftwiderstand groß genug ist, um eine weitere Beschleunigung zu unterbinden (der Luftwiderstand erhöht sich im Quadrat zur Geschwindigkeit). Durch eine aufrechte Körperhaltung reduziert sich die erreichbare Höchstgeschwindigkeit.
- Die Fahrgeschwindigkeit wird so stark gedrosselt, dass die Abkühlung durch Fahrtwind und Abstrahlung die Erwärmung der Bremsen auf ein akzeptables Niveau begrenzt.
- Es werden gelegentlich Pausen vorgesehen, um die Bremsen abkühlen zu lassen.
- Es werden weitere Bremsen montiert, die eigene Kühlflächen besitzen. (Die Montage einer zweiten Felgenbremse am selben Rad erhöht zwar die Bremskraft, reduziert jedoch die Aufheizung der Felge nur minimal, da alle Bremsbeläge die gleiche Kühlfläche erhitzen.) Bei Reisetandems ist es üblich, eine dritte Bremse zu montieren, die hitzefest ist und an längeren Abfahrten in angezogenem Zustand arretiert werden kann.
- Hersteller von Scheibenbremsen empfehlen, die Bremsen auf langen Abfahrten wechselweise zu betätigen oder das Fahrrad in kurzen Intervallen ungebremst rollen zu lassen, anstatt beide Bremsen konstant anzuziehen („Schleifbremsung“). Beim Lösen der Bremse tritt Luft in den Spalt zwischen Bremsbelag und Scheibe und kühlt den Bremsbelag. Bei Verwendung von speziellen Brembelägen mit seitlichen Kühlflächen ist die Intervallbremsung in der Regel nicht notwendig.
Insbesondere Scheibenbremsen mit zu kleinen Scheiben (z. B. mit 160 mm Durchmesser) können auf langen Abfahrten durch die Bildung von Siedebläschen stark an Bremskraft verlieren.
Typische Probleme durch Überhitzung bei hydraulischen Scheibenbremsen sind:
- Die Reibungswärme überträgt sich vom dünnen Bremsbelag über den Zylinder relativ unmittelbar zur Bremsflüssigkeit, die dadurch zum Sieden gebracht wird. Dadurch kann sich die Bremsleistung drastisch reduzieren, da beim Betätigen des Bremshebels zunächst die Siedebläschen komprimiert werden müssen. Zur Prävention wird die Kühlung der Bremse durch die Verwendung von größeren Bremsscheiben und Bremsbelägen mit Kühlrippen verbessert.
- Die Erwärmung des Bremssattels kann zur Erweichung und zum Versagen der Kunststoff-Bremsleitung führen. Abhilfe schafft die Verwendung von Leitungen mit einem äußeren metallischen Gewebe (sogenannte Stahlflex-Leitungen).
- Eine starke Erhitzung kann zu seitlicher Verformung der Bremsscheibe führen. Der Seitenschlag kann durch das Richten (Biegen) der Scheibe wieder reduziert werden.
Trommelbremsen und Rücktrittbremsen heizen sich bei längerem Bremsen stark auf, was zu reduzierter Bremskraft (Fading) führt. Ein Totalausfall tritt in der Regel nicht auf. Bei Rücktritts- und Rollenbremsen kann sich das in der Nabe enthaltene Fett verflüssigen und auslaufen, verkoken oder verdampfen. Früher konnte die Nabe durch den enthaltenen Öler leicht selber nachgefettet werden.
Durch die größere (Kühl-)Fläche der Felge heizen sich Felgenbremsen weniger stark auf. Bei der Verwendung von Schlauchreifen kann die Erwärmung der Felge jedoch zur Erweichung des Reifenkitts und zur Ablösung des Reifens führen. Die Erwärmung von Schlauch und Mantel macht diese etwas anfälliger für Reifenschäden.
Bremstypen
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Für die neuentwickelten Bremstypen Cantilever, V-Brake und U-Brake haben sich englischsprachige Bezeichnungen durchgesetzt. In diesem Artikel werden wechselweise auch die deutschen Begriffe V-Bremse und U-Bremse verwendet.
Stempel-, Klotz- und Löffelbremse
Über einen einfachen Hebelmechanismus wird bei der Klotzbremse, die auch Stempelbremse genannt wird, ein Gummiklotz auf die Lauffläche des Reifens gedrückt. Die Bremswirkung ist gering und wird stark vom Zustand des Reifens beeinflusst (Luftdruck, Nässe, Schmutz). Der Verschleiß an Bremsgummi und Reifen ist zudem recht groß. Spätere Klotzbremsen werden mittels Bowdenzug betätigt. Dies sparte Gewicht und ermöglichte die einfache Kombinierbarkeit mit beliebigen Lenkerformen.
An englischen Rädern wurde statt des Gummiklotzes häufig eine Metallplatte auf den Reifen gepresst. Um eine Beschädigung des Reifens durch die Stahlkanten zu vermeiden, wurden die Ränder der Platte nach oben gebogen, wodurch sich das Aussehen einer Löffelbremse (engl. spoon brake) ergab.
Klotzbremsen wurden bereits an den ursprünglichen Hochrädern verwendet, wobei aufgrund der Vollgummireifen Verschleiß und Reifenzustand keine so große Rolle spielten. Zudem war damals ein scharfes Bremsen aufgrund des hohen Schwerpunkts des Rades ohnehin nicht möglich.
Trotz unzureichender Wirkung wurde die einfache Klotzbremse am später aufkommenden Sicherheitsrad übernommen. Meist diente sie dann lediglich als Zusatzbremse zur zuverlässigeren Rücktrittsbremse. Lediglich schnell gefahrene Sport- und Rennräder wurden mit einer wirksameren Felgenbremse ausgestattet. Bis in die 1950er Jahre war das Stand der Technik. Der sich verbessernde Straßenzustand ermöglichte größere Fahrgeschwindigkeiten und auch der dichtere Verkehr in Großstädten erforderte bessere Bremsen. In der BRD setzte sich die Felgenbremse in den 1960er Jahren durch, in einigen anderen Ländern geschah das etwas später. In der DDR gehörte die Klotzbremse an einfach ausgestatteten Fahrradmodellen der Mifa und IFA Touring noch bis Ende der 1980er Jahre zur Standardausstattung.[2][3] Heute werden Stempelbremsen nur noch gelegentlich an einfachen Kinderrollern und -fahrrädern eingesetzt.
Die früher üblichen, breiten Fahrradfelgen besaßen häufig keine ausreichend breiten, flächenparallel verlaufenden Außenflanken, so dass zum Umbau auf Felgenbremsen gegebenenfalls eine andere Felge eingesetzt werden muss.
Felgenbremse
Felgenbremsen wurden bereits zu Beginn der Entwicklung des Fahrrads eingesetzt, davon zeugt beispielsweise das Patent CH6896[4] von 1893 über eine stangenbetätigte Felgenbremse. Verbreitet war die Felgeninnenbremse (auch Bügelbremse, engl. Stirrup Brake). An den unteren Enden des über den Reifen greifenden Bügels befanden sich die Bremsklötze, die beim Anziehen der Bremse von unten gegen den Felgenboden gepresst werden. In England wurde diese Bauform bei Gebrauchsfahrrädern mit Stahlfelgen von einigen Herstellern (z. B. Raleigh) bis in die 1970er Jahre verwendet.[5] Seitdem gab es nur mehr Felgenbremsen nach dem Zangenprinzip, bei dem zwei gegenüberliegende Bremsbeläge auf die seitlichen Felgenflanken gepresst werden. In der BRD haben sich Felgenbremsen ab den 1960er Jahren durchgesetzt, zunächst als Seitenzugbremse (Eingelenkbremse), abgelöst von der Cantileverbremse und zuletzt als V-Bremse.
Mit Felgenbremsen kann eine hohe und dosierbare Bremsleistung erreicht werden. Da die Bremskraft weit außen am Umfang des Laufrads ansetzt, werden Speichen, Nabe und Rahmenteile beim Bremsvorgang nur wenig belastet. Mechanische Felgenbremssysteme sind vergleichsweise leicht, unkompliziert und preisgünstig.
Die Bremswirkung von Felgenbremsen ist bei Nässe geringer als bei Trockenheit. Da die Bremswirkung von der Materialkombination von Bremsbelägen und Felge abhängt, ist darauf zu achten, die richtigen Bremsbeläge zu verwenden. Bremsbeläge für Aluminiumfelgen sind oft mit „Alloy“ gekennzeichnet (Alloy steht im Englischen für Legierung, gemeint ist hier Leichtmetalllegierung).
Die Bremsbeläge verschleißen schneller als bei Trommel- und anderen Nabenbremsen. Zum Ausgleich der Abnutzung muss der Bowdenzug regelmäßig nachgespannt werden. Je nach Geometrie der Bremse nutzen die Bremsbeläge mehr oder weniger schief ab. Zum Ausgleich können gelegentlich die Beläge umgedreht werden. Bei Cantilever- und V-Bremsen lässt sich die Stellung der Beläge in der Regel über die kugelförmige Einspannung innerhalb eines gewissen Bereichs einstellen.
Bei den sogenannten Synchronbremsen ist die Bewegung der beiden Hebelarme miteinander gekoppelt. Dadurch muss der gleichmäßige seitliche Abstand der beiden Bremsbeläge von der Felge seltener nachjustiert werden. Bei den meisten anderen Felgenbremsen ist der seitliche Abstand von der auf den linken und rechten Bremsarm wirkenden Federspannung abhängig, wodurch die Einstellung empfindlicher auf Störeinflüsse reagiert.
Die Felge wird beim Bremsen abgenutzt. Im Gegensatz zu verchromten Stahlfelgen ist die Abnutzung bei Felgen aus Aluminium so groß, dass sie als Verschleißteil zu betrachten sind. Die Haltbarkeit von einfachen Aluminiumfelgen ist in der Regel länger als diejenige von Bremsbelägen und Antriebskomponenten wie Ketten und Zahnrädern, jedoch kürzer als diejenige der in der Nabe verbauten Lager sowie der meisten anderen Fahrradkomponenten. Da das Einspeichen einer neuen Felge aufwändig ist, wird beim Verschleiß der Felge dennoch meist das gesamte Laufrad erneuert. Vorteilhaft ist daher die Wahl einer Felge aus einem verschleißfesten Werkstoff oder mit einer speziellen Beschichtung. Beschichtungen, etwa aus Keramik, erfordern häufig spezielle Bremsbeläge, können jedoch den Verschleiß sehr stark verringern und die Bremsleistung bei Nässe erhöhen.
Moderne Alu-Felgen werden meist mit einer Verschleißanzeige in Form einer umlaufenden Nut oder punktförmiger Vertiefungen versehen, die unsichtbar werden, wenn die Felge bis zum Boden der Vertiefung verschlissen ist. Bei anderen Ausführungen werden die Markierungen oder Vertiefungen erst durch den Verschleiß der Oberfläche sichtbar. Traditionell wurden Felgenbremsen zentral an der Gabelbrücke über dem Reifen befestigt. Außer bei Rennrädern überwiegen heute jedoch zweiteilige Systeme mit je einem Befestigungspunkt beiderseits der Felge an den Gabelholmen bzw. den Sitzstreben. Neuere Systeme werden auch mit hydraulischer Betätigung angeboten. Durch Kürzung oder Verlängerung des querlaufenden Seilzugs lässt sich bei Mittelzug- und Cantilever-Bremsen das Verhältnis zwischen eingesetzter Kraft und der resultierenden Bremskraft variieren.
Bei einigen Bremsgriffen lässt sich der Seilzug an zwei Positionen einhängen, um den Hebelarm für V-Bremsen verkleinern zu können (äußere Position). Bei manchen Griffen ist sogar eine stufenlose Anpassung möglich. Je höher die resultierende Bremskraft, desto geringer ist die Auslenkung der Bremsarme und somit der Abstand der Bremsgummis von der Felge. Einfache Felgen entwickeln häufig einen Seitenschlag (sie „eiern“). Um das Schleifen der Bremse zu vermeiden, wird dann meist eine geringere Bremskraft zugunsten eines größeren Abstands zwischen Felge und Bremsbacke in Kauf genommen. Da heutige Hohlkammerfelgen sehr steif sind, lässt sich dieser Abstand wiederum reduzieren.
Mittig an Gabel- und Bremsbrücke befestigte Bremsen
Diese Ausführung erfordert eine Durchgangsbohrung in der Mitte der Gabelbrücke bzw. bei Federgabeln und am Hinterbau an der Bremsbrücke, durch die ein am Bremskörper angebrachter Gewindebolzen M6 gesteckt wird. Die Verschraubung erfolgt mit einer Sechskantmutter oder einer Hülsenmutter. Bis in die 1990er wurde als Bremsbrücke meist eine sogenannte Pletscherplatte angebracht, an der neben der Hinterradbremse auch der Gepäckträger fixiert werden konnte. An der Gabel- bzw. Bremsbrücke angebrachte Bremsen waren über Jahrzehnte die Standardausführung beim Fahrrad. Seit der Jahrtausendwende werden diese Bremsen fast nur noch bei Nostalgieprodukten (Retrowelle) und beim Rennrad verwendet. Der vertikale Abstand zwischen Befestigungsbolzen und der Mitte der Bremsbeläge wird als Bremsmaß oder Schenkelmaß bezeichnet. Das einstellbare Bremsmaß liegt beim klassischen Rennrad zwischen etwa 40 und 50 mm, bei Cityrädern meist zwischen 60 und 80 mm. Je größer das Bremsmaß, desto aufwändiger muss die Bremse konstruiert werden, um die gleiche Bremskraft zu erreichen.
Bei den (traditionellen) Felgenbremsen sind oder waren unter anderem folgende Bauarten üblich:
- Seitenzugbremse
- Beide Bremsarme sind mittig über dem Laufrad auf dem Befestigungsbolzen zangenartig gelagert. Die Betätigungsschenkel beider Bremsarme sind auf einer Seite angeordnet, so dass ein Bowdenzug dort seitlich angeschlossen werden kann. Konstruktionsbedingte Schwächen sind die langen Hebelarme der Bremsschenkel, die eine entsprechende hohe Betätigungskraft (Handkraft) erfordern, sowie ein asymmetrischer Griff bei Nachlassen der Federspannung.
- Synchronisierte Seitenzugbremsen
- Unter der Bezeichnung Synchron wurden ab den 1960er Jahren von der ehemaligen Firma Altenburger Seitenzugbremsen (Patent DE1890527U[6]) hergestellt,[7] deren Bremsarme nicht am zentralen Befestigungsbolzen, sondern – vergleichbar zur Mittelzugbremse – beide an einem eigenen seitlichen Achsbolzen gelagert sind. Die Bremsfeder wirkt nur auf einen Bremsarm, der den anderen Bremsarm über einen Nocken ansteuert, so dass sich beide Bremsschenkel synchron bewegen. Diese Bauart wird noch von diversen Herstellern unter der Produktbezeichnung Synchron angeboten. Die ehemalige Firma Weinmann bot ein ähnliches System unter der Bezeichnung Symetric an. Hier wirkte die formschlüssige Zwangsführung der Bremsarme in beide Richtungen, und die Bremsfeder griff auf beide Bremsarme. Diese Ausführung galt als anfällig; sie wird nicht mehr produziert.
Unter der Produktbezeichnung Dual Pivot Brake (Zweigelenkbremse) wurde ab den 1990er Jahren von Shimano und Mitbewerbern eine mit der Synchron-Seitenzugbremse (System Altenburger) vergleichbare Rennradbremse angeboten. Auf einer unsymmetrischen, nur nach einer Seite auskragenden Grundplatte ist nur ein Bremsarm seitlich gelagert, der andere in der Mitte. Die Bremsarme greifen an einer gleitenden Kontaktstelle zwischen den Drehpunkten ineinander, so dass diese sich synchron bewegen. An einer Einstellschraube an der Kontaktstelle zwischen den Bremsarmen kann die Bremse ausgerichtet werden. Durch die Lagerung eines Bremsarms auf dem mittigen Zentralbolzen verlängert sich der Hebelarm und der Bremskörper kann kompakter ausgeführt werden.
- Mittelzugbremse
- Diese Bauart ähnelt der U-Brake, nur dass die beiden seitlichen Achsbolzen (für die Bremsarme) auf einer separaten Trägerplatte angeordnet sind. Im Gegensatz zur leichteren Seitenzugbremse sind die Bremsschenkel der Bremsarme kürzer, somit ist eine höhere Bremsleistung möglich. Je kürzer das die beiden Schenkel verbindende Seil eingestellt wird, desto höher ist bei gegebenem Zug am Bremshebel die Bremskraft. Gleichzeitig fällt der Abstand der Bremsklötze von der Felge im entspannten Zustand geringer aus. Wie bei der U-Brake muss der Gegenhalter für die Außenhülle des Bowdenzugs am Rahmen befestigt sein.
- Mittelzugbremsen waren bis Anfang der 1990er Jahre Standard bei Renn- und Sporträdern, sie wurden jahrzehntelang fast ohne Veränderung gebaut.
- Delta-Bremse, Para-Pull Brake
- Mittelzugbremse mit integriertem Bremszuggegenhalter. Um eine kompakte Form zu erreichen, wirkt bei der Delta-Bremse (von Campagnolo und Weinmann) ein scherenartiges Gestänge in einem Gehäuse auf die symmetrischen Bremsarme,[8] beim Para-Pull System (von Shimano) eine rampenartige Kulissensteuerung,[9] vergleichbar mit dem Funktionsprinzip der Roller-Cam Bremse. Diese Bremssysteme wurden in den 1980ern nur als Rennradbremsen hergestellt. Die Delta-Bremse von Campagnolo, die etwa 10 Jahre lang produziert wurde, galt damals als avantgardistisch und war im höheren Preissegment angesiedelt.
- Spindelbremse
- Die Firma Weinmann produzierte von 1984 bis etwa 1990 Felgenbremsen, bei denen eine Gewindespindel den Bremsschuh direkt auf die Felgenflanke drückt, vergleichbar mit der späteren hydraulischen Felgenbremse. Beim Modell HP Turbo – eine Mittelzugbremse – werden beide Bremsschuhe durch je eine Spindel synchron verfahren.[10] Beim Modell PBS 300 ist der Träger der Bremsschuhe schwimmend gelagert, eine Spindel ist nur auf einer Seite vorhanden. Zusätzlich wird hier ein spezieller Bremsgriff benötigt.
- Hydraulisch betätigte Felgenbremse
- Hydraulische Felgenbremsen wurde erstmals um 1970 in Serie produziert. Shimano fertigte damals die durch ein Patent[11] geschützte Felgenbremse Power Brake,[12][13] bei der ein Hydraulikzylinder die Bremsarme spreizt. Einen anderen Ansatz beschreibt 1973 das Patent von Mathauser (USA).[14] Hier drückt je ein Hydraulikzylinder die Bremsschuhe direkt linear an die Felgenflanke. Nach dem gleichen Prinzip fertigte Magura ab 1987 die hydraulische Felgenbremse Hydro-Stop. Durchgesetzt hat sich die Ausführung zur Montage an den Streben bzw. Gabelholmen, die Arten mit zentraler Bolzenbefestigung verschwanden wieder vom Markt. Lediglich im Rennradbereich haben aktuell (2018) Sram und Magura je ein Modell mit zentraler Bolzenbefestigung im Programm. Bei beiden Bremsen sind schwenkbare Bremsarme vorhanden, die durch einen einzelnen Hydraulikzylinder betätigt werden.
Bei Rennrädern werden 2016 von diesen Bremsbauarten praktisch nur noch die Dual Pivot Bremse (Zweigelenkbremse) – eine synchronisierte Seitenzugbremse – eingesetzt. Selten wird noch die weniger wirkungsvolle und etwas leichtere Seitenzugbremse verwendet, beim Rennrad als Single Pivot Bremse (Eingelenkbremse) bezeichnet. Rennradbremsen besitzen meist eine Schnellentspannung des Bremszugs, um beim Radwechsel die Bremsbacken weit genug zu öffnen, dass die Luft nicht aus dem Reifen gelassen werden braucht. Das geringe Bremsmaß (Schenkelmaß) zwischen 40 und 50 mm ermöglicht trotz geringer Größe und Gewicht kräftige und steife Bremsen. Viele Rennradbremsen werden in einer „langen Ausführung“ (long reach) mit einem etwas größeren Bremsmaß angeboten.
Beidseitig an Streben oder Gabelschäften angebrachte Bremsen
Auf beiden Gabelscheiden bzw. Sitzstreben des Rahmens sitzt je ein Bremssockel („Cantisockel“), der als Drehachse der Bremsarme dient. Bremssockel für die U-Brake sitzen – von der Seite betrachtet – weiter außen als die Felgenflanke, während sich Bremssockel für Cantilever- und V-Brake unterhalb der Felgenflanke befinden. Wenn die Bremssockel hinter Gabelschaft bzw. Sitzstrebe angebracht werden, sind die Bremsen effektiver, da sich die Biegemomente aus der Reibung an der Felge und der Anlenkung des Hebelarms in diesem Fall gegeneinander aufheben.[15]
„Brake Booster“ bzw. Bremsbooster wird ein hufeisenförmiger Bügel aus Metall oder Verbundwerkstoffen genannt, dessen Enden auf die Auskragung der beiden Bremssockel geschraubt werden, um diese zu versteifen. Die zusätzliche äußere Verbindung der Bremssockel vermindert die Torsion der Sitzstreben (bzw. der Gabelschäfte). Bei hydraulischen Felgenbremsen ist der Brake Booster meist bereits Bestandteil des Systems.
- U-Brake
- Die U-Brake („U-Bremse“) ist eine Mittelzugbremse mit kräftigen Bremsarmen und zwei Aufhängungspunkten, die – von der Seite gesehen – außerhalb des Felgendurchmessers angebracht sind. Es gibt auch Ausführungen mit seitlich herausgeführtem Seilzug.
Die U-Brake wurde ab den 1980er Jahren an Mountainbikes eingesetzt. Meist wurde sie unter den Kettenstreben befestigt, was die Reinigung etwas erschwert. Die U-Brakes wurden später von den leichteren Cantilever- und V-Bremsen verdrängt. Da U-Bremsen nicht über die Streben hinausragen, werden sie noch beim Freestyle-BMX eingesetzt.
- Direct Mount Brake
- Die Direct Mount Brake ist nur im Rennradbereich zu finden. Eingeführt wurde diese Bauart von Shimano und weiteren Herstellern ab 2012. Die Direct Mount Brake kann unterschiedlich ausgeführt sein (Mittelzugbremse, Synchronbremse), gemeinsames Merkmal ist jedoch ein Befestigungsstandard, bei dem die beiden Drehachsen der Bremsarme anstelle einer Lagerung auf einer Grundplatte direkt in Gewindemuffen auf den Streben befestigt werden. Die Hinterradbremse kann auch unter den Kettenstreben angebracht sein. Gegenüber der traditionellen Rennradbremse mit zentraler Befestigung an der Bremsbrücke ist ein Verdrehen des Bremskörpers um den Aufhängepunkt (z. B. aufgrund unterschiedlich starker Auslenkung der beiden Bremsbeläge) so nicht mehr möglich.
- Roller-Cam-Bremse
- Das Prinzip der Roller-Cam-Bremse ist in der Ausführung als Gestängebremse mindestens seit 1899 bekannt.[16] 1927 wurde die nach dem gleichen Grundprinzip arbeitende Jeay-Bremse (Frankreich) patentiert.[17] Charles Cunningham (USA) von Wilderness Trail Bikes (WTB) entwickelte Mitte der 1980er aus dieser Bauart, auf die er sich im Patent[18] bezog, die Roller-Cam Brake. Die Roller-Cam Brake sitzt auf den gleichen Bremssockeln wie die U-Brake und ist im Prinzip auch so aufgebaut, nur dass die Betätigungsschenkel nicht über Kreuz liegen. An der Stelle, an der sonst der Seilzug angreifen würde, sitzen zwei Rillenrollen. Zwischen diesen Führungsrollen liegt frei beweglich eine sich nach oben kurvenartig verjüngende Schieberplatte (engl. cam). Durch Hochziehen der Schieberplatte werden die Betätigungsschenkel der Bremsarme gespreizt und dadurch der Bremsvorgang eingeleitet. Suntour fertigte diese Bremse bis Anfang der 1990er für das damals aufkommenden Mountainbike in Lizenz. Problematisch ist die Roller-Cam Brake hinsichtlich des Laufradwechsels, der Bremseneinstellung und der Gefahr, dass die frei aufgehängte Schieberplatte verkantet oder aus den Führungsrollen springt.
Shimano bot in den 1980er mit dem Para Pull System eine vergleichbare schieberbetätigte Rennradbremse an.
- Cantileverbremse
- Cantilever ist die englische Bezeichnung für einen Kragarm. Hier sind die beiden Kipphebel der Bremse gemeint, die um eine Achse rotieren. Die Achse sitzt auf einem Sockel. Die Sockel sind beim Vorderrad mit der Gabel und beim Hinterrad mit dem Fahrradrahmen verlötet, verschweißt oder verklebt. Die Platzierung und Maße der Sockel stimmen soweit überein, dass sie einheitlich für alle Cantilever- und V-Bremsen geeignet sind.
- „Klassische“ Cantilever-Bauart:
Kam ab ca. 1930 auf („Cantilever“ 1929 von Resilion,[19] Nicola Barra 1936, „Speedy“-Cantilever 1938 von René Herse[20]), obwohl diese (und auch die U-Brake) bereits 1904 in einem französischen Patent dargestellt wurden.[21] Weil herkömmliche Seitenzugbremsen vor allem an Cyclocrossern, Reiserädern (Randonneur) und Tandems wegen des durch dickere Reifen und/oder Schutzbleche größeren Abstands zwischen dem Drehpunkt an der Gabelbrücke und der Felge nicht genügend Bremskraft boten (schlechteres Hebelverhältnis), verlegten die Cantileverbremsen den Drehpunkt der Hebel auf die Gabel/Sitzstrebe unterhalb der Felge. Bekannt wurde sie aber erst mit Aufkommen der Mountain Bikes. Wegen ihrer ausladenden Bauform wurden sie Anfang der 1990er durch die Low-Profile-Cantileverbremsen verdrängt. Bei dieser Bauform sind die Schenkel der Bremse eher vertikal als waagerecht ausgerichtet. Dadurch kann der Winkel, den die Seilstücke von den Schenkeln zum Mittelteil bilden, größer ausfallen. Je größer dieser Winkel ist, desto stärker die Bremskraft und desto geringer der Abstand der Bremsklötze von der Felge im entspannten Zustand.
Low-Profile-Cantileverbremsen waren auch bei preiswerten Rädern weit verbreitet, bis sie durch das Aufkommen der V-Brake weitgehend verdrängt wurden. Nur noch bei Cyclocrossrädern erfreuen sie sich einiger Beliebtheit.
- „Klassische“ Cantilever-Bauart:
- Pedersen, auch bekannt als Self-Energizing Cantilever:
Die Bremsarme lagern formschlüssig auf einer mehrgängigen Spindel mit steilen, nutenförmigen Gewindegängen, welche beim rechten Bremsarm linkssteigend und beim anderen rechtssteigend sind. Sobald zwischen Bremsbelag und Felge ein Reibschluss entsteht, wird der Bremsarm in Drehrichtung des Laufrads gezogen und damit zwangsläufig auf der Spindel weiter an die Felgenflanke gedreht. Dadurch wird eine sich selbstverstärkende Bremswirkung erreicht.
Diese von David Pedersen in den USA patentierte[22] Bremse wurde ab den späten 1980er als „Scott-Pedersen SE“ angeboten. Suntour hatte die Pedersen-Bremse ebenfalls im Programm, allerdings nur für das Hinterrad. Die Bremse galt als schwer dosierbar[23] und war kein Erfolg. Die Fertigung wurde wieder eingestellt. Ein Indiz für den Misserfolg dieser Bremse ist die vorzeitige Aufgabe des Patents durch Nichtbezahlung der Patentgebühren.
- Pedersen, auch bekannt als Self-Energizing Cantilever:
- V-Brake/ V-Bremse:
Markenname von Shimano für eine Cantileverbremse mit zwischen den Bremsarmen quer verlaufendem und in einem gebogenen Röhrchen nach oben geführten Innenzug. Die Bezeichnung wird häufig auch für Bremsen derselben Bauart anderer Hersteller verwendet. Allgemeine Bezeichnungen sind Linear Pull Brake oder Direct Pull Brake. V-Brakes sind einfach und universell zu montieren, da im Gegensatz zur klassischen Cantileverbremse kein Bremszuggegenhalter am Rahmen erforderlich ist. Bei Shimano war die V-Brake ab 1996 erhältlich. Aufwändigere Ausführungen besitzen ein Hebelparallelogramm, um den Bremsschuh in jeder Stellung parallel zur Felgenflanke zu führen. Angewendet wurde das Prinzip der Linear Pull Brake schon 1988 von Keith Bontrager (USA) im Kestrel Nitro[24] oder etwas später in Deutschland von Florian Wiesmann. Auch in einem englischen Patent von 1938 sind bereits die grundsätzlichen Merkmale von V-Brake (und U-Brake mit seitlich herausgeführtem Seilzug) zu finden.[25]
Die Armlänge der V-Brake kann zwischen 85 mm und 125 mm betragen. Übliche Ausführungen haben eine Armlänge von 100 bis 110 mm und werden mit Bremshebeln mit längerem Seilholweg verwendet (mit größerem Abstand zwischen Drehpunkt und Einhängepunkt des Bremsseils). V-Brakes mit Armlängen von weniger als 90 mm werden als Mini-V-Brake bezeichnet. Mini-V-Brakes werden ebenso wie klassische Cantilever- oder Seitenzugbremsen mit Bremshebeln mit kurzem Seilholweg verwendet.
- V-Brake/ V-Bremse:
Hydraulische Felgenbremse (Strebenmontage)
Hydraulische Felgenbremsen zur Montage an den Streben bzw. den Gabelholmen werden aktuell (2018) fast nur von Magura hergestellt. Bei allen Modellen drücken zwei gegenüberliegende Bremszylinder die Bremsschuhe direkt linear auf die Felgenflanken. Im Gegensatz zu den meisten hydraulischen Scheibenbremsen ist eine automatische Belagnachstellung sowie der dafür notwendige Ausgleichsbehälter nicht vorhanden. Der Belagverschleiß muss manuell durch eine in die Hydraulikflüssigkeit reichende Einstellschraube am Bremshebel ausgeglichen werden. Bei Bremsen von Magura sind werksspezifische Bremsbeläge nötig, die werkzeuglos ausgetauscht werden können.
Die Befestigung der Bremszylinder erfolgt an den Cantilever-Sockeln mittels einer bügelförmigen Montageplatte, vergleichbar zum Brake Booster. Für den Ausbau des Laufrads oder des Bremsbelags ist ein Bremszylinder durch Öffnen eines Spannhebels abnehmbar. Darüber hinaus gibt es auch Ausführungen für eine Direktmontage, die ohne Montageplatte auskommen. Hier wird der Bremszylinder an jeweils zwei Gewindebuchsen oder speziellen Aufnahmeadaptern direkt an den Streben bzw. den Gabelholmen befestigt. (Hydraulikflüssigkeit und Bremsleitung siehe Kapitel Ansteuerung)
Rücktrittbremse
nach Art der Komet-Nabe
(aufgeschnitten)
Die Rücktrittbremse ist eine Bremse in der Hinterradnabe des Fahrrads. Sie wird durch Rückwärtstreten der Pedale betätigt.
In Deutschland war die Rücktrittbremse bei Alltagsrädern lange Zeit die Standardbremse am Hinterrad. Für eine Nabenbremse ist beim Rückwärtstreten eine kraftschlüssige Verbindung zur Kurbel über die Kette erforderlich, diese ist bei einer Kettenschaltung nicht gegeben. Mit der zunehmenden Verbreitung der Kettenschaltung ging der Marktanteil des Rücktritts zurück. Bislang hat die Rücktrittbremse noch eine gewisse Bedeutung bei Cityrädern mit Nabenschaltung und Kinderrädern ohne Schaltung, sowie als zusätzliche dritte Bremse bei E-Bikes mit Nabenschaltung und V-Bremse am Hinter- und Vorderrad.
Vorteilhaft ist der Einsatz in der Stadt, da eine ausreichende Bremsung meist auch beim Geben von Handzeichen mit nur einer Hand am Lenker möglich ist. Bedingt geeignet ist die Rücktrittbremse für Einsätze mit lang anhaltenden Gefällestrecken und hohem Gesamtgewicht, siehe Abschnitt Standfestigkeit. Bei Verwendung im Alltag ist die Rücktrittbremse robust, sehr langlebig und so gut wie wartungsfrei. Das Einstellen oder Austauschen von Bremsbelägen entfällt, Bremshebel samt Ansteuerung sind nicht vorhanden. Nässe hat keine Auswirkungen auf die Bremswirkung. (Allenfalls bei extremem Geländeeinsatz könnten größere Mengen Wasser oder eindringender Schlamm den Mechanismus beeinträchtigen.) Beim Abspringen der Kette von Ritzel oder Kettenblatt oder einem Kettenriss wird die Rücktrittbremse funktionsunfähig. Die Bremswirkung der Rücktrittbremse ist teilweise von der Pedalstellung abhängig und variierte bei historischen Nabenschaltungen zum Teil auch mit der Gangwahl.
Die Pedalbewegung führt bei Nabeninnenbremsen über verschiedene Mechanismen dazu, dass sich zylindrisch geformte Backen von innen an das Gehäuse der Hinterradnabe anlegen. Fast immer wird eine geteilte stählerne Hülse auseinander gespreizt, die in der Länge geschlitzt ist oder aus mehreren Schalen besteht, und dadurch gegen die ebenfalls metallene Innenwand des Nabengehäuses presst. Das Funktionsprinzip ähnelt insofern der Trommelbremse, deren Bremsbacken jedoch in der Regel schmaler und länger und mit einem speziellen, trocken laufenden Bremsbelag versehen sind.
Die feststehende innere Spreizhülse wird auch als Bremsmantel bezeichnet. Sie ist über die Achse mit dem Fahrradrahmen verbunden. Damit Spreizhülse und Achse sich beim Bremsen nicht mit Nabengehäuse und Laufrad mitdrehen, sind sie über einen externen Hebelarm mit einer Rahmenstrebe verbunden. Dieser Hebelarm wird auch als Drehmomentstütze bezeichnet. Die Spreizhülse ist ebenso wie alle weiteren beweglichen Teile der Nabe von einem temperaturbeständigen Fettmantel umgeben.
Ein Nachfetten ist bei modernen Ausführungen meist nicht nötig und auch nur durch Zerlegen der Nabe möglich. Sollte das Fett durch ein Überhitzen der Nabe ausgelaufen sein, kann beim auf der Seite liegenden Rad ein (dickflüssiges) Öl seitlich in die Hohlachse der Nabe gegeben werden. Im Gegensatz zum original enthaltenen Fett muss das Öl häufiger nachgefüllt werden. Ältere Ausführungen bis etwa in die 1980er Jahre wurden meist ab Werk mit Schmieröl befüllt, das regelmäßig über einen Stutzen (Helmöler) im Nabengehäuse nachgefüllt werden musste.
Geschichte
Naben mit Rücktrittbremse wurden in den USA von den Firmen New Departure und Corbin ab 1898 produziert[26], in Deutschland von Fichtel & Sachs unter dem Namen Torpedo ab 1903. Nur kurze Zeit später gab es auch Nabenschaltungen mit integrierter Rücktrittbremse. Mit der Nabenschaltung mit Rücktritt wurde der Grundstein für das Unternehmen Fichtel & Sachs gelegt, das nunmehr Komponenten für die Kfz-Industrie produziert. Die Fahrradtechniksparte wurde 1997 an die Firma SRAM veräußert. Obwohl die „Rücktrittbremse“ heutzutage eine kettenbetätigte Nabeninnenbremse bezeichnet, gab es am Anfang der Entwicklung um 1900 auch andere Ausführungen. So produzierte beispielsweise die englische Firma BSA eine Rücktrittsbremse, bei der bei rückwärtsdrehender Tretlagerwelle über eine Freilaufvorrichtung und Gestänge Bremsklötze auf die Felge gedrückt werden.[27] Bei Rennrädern, die den Regularien der UCI unterliegen, sind Rücktrittbremsen nicht zulässig, da generell nur Bremsen erlaubt sind, die mittels Handhebel zu bedienen sind.
Varianten
- Rollen-Prinzip: Der Bremsmantel wird durch Rollen gespreizt. Die Rollen liegen, gehalten vom Rollenführungsring, auf einer Welle mit mehreren rampenartigen Nocken auf dem Umfang. Durch weniger als eine Achtel-Drehung der Welle werden die Rollen durch die Nocken angehoben und drücken den darüber liegenden Bremsmantel gegen das Nabengehäuse. Die 4-, 7- oder 8-Gang-Getriebenaben von Shimano in der Ausführung mit Rücktrittbremse funktionieren nach dem Rollen-Prinzip,[28]. Siehe auch: Rollenbremse.
- Konus-Prinzip: Der Bremsmantel liegt zwischen zwei kegelförmigen Konen. Der äußere Konus (Hebelkonus) ist mit der Drehmomentstütze verbunden, der kettenseitige Konus (Bremskonus) kann axial gegen den Bremsmantel verfahren werden, so dass dieser zwischen den beiden Konen gespreizt wird. Unterschiede gibt es in der Art des Freilaufs und des Antriebs des Bremskonus.
- Die Torpedo-Freilauf-Nabe (1-Gang) arbeitet mit einem Rollen-Freilauf (Torpedo-Freilauf[29]), dessen Rollenführungsring in der Bremsfunktion den Bremskonus axial mittels stirnseitiger rampenartiger Erhebungen zum Bremsmantel schiebt.[30]
- Bei der Komet-Nabe der Stempelwerke aus Frankfurt, ab 1929 von Fichtel und Sachs gefertigt,[31] wird mittels einer hohlen Gewindespindel (an der das Ritzel befestigt ist) eine Spindelmutter verfahren, die an beiden Stirnflächen kegelförmig als Konus geformt ist.[32] Beim Antrieb (Ritzel dreht vorwärts) stellt der kettenseitige Konus der Spindelmutter einen Reibschluss zum Innenkonus des Nabengehäuses her, der beim Freilauf[33] (Nabengehäuse dreht schneller als das Ritzel) wieder gelöst wird, da die Gewindegänge die Spindelmutter dann aus den Innenkonus der Nabe ziehen. Beim Bremsen (Ritzel dreht rückwärts) spreizt der Konus auf der anderen Seite der Spindelmutter den Bremsmantel oder presst bei manchen Modellen die Scheiben einer Lamellenbremse aufeinander.
- Weitere Beispiele für Rücktrittsnaben nach dem Konus-Prinzip sind die Centrix-Nabe, die von R. Gottschalk entwickelt wurde[34] oder die Favorit-Nabe, ein Nachbau der Torpedo-Freilauf-Nabe. Auch der Rücktritt von vielen ehemals gefertigten Nabenschaltungen, wie die Torpedo-3-Gang-Nabe, funktioniert auf diese Weise.
Rollenbremse
Die Rollenbremse ist eine Variante der Rücktrittbremse nach dem Rollen-Prinzip, nur dass die Betätigung nicht über den Rücktritt, sondern mittels herkömmlichen Bremshebel und Seilzug erfolgt.
Rollenbremsen werden nur von Shimano als Anbaubremse (Inter-M-Brake) hergestellt. Mittels einer Verzahnung können sie an den Nabenkörper von speziell dafür geeigneten Vorderradnaben und Getriebenaben montiert werden. Alle inneren Teile der Rollenbremse sind, genauso wie bei der Rücktrittbremse, von einem Fettmantel umgeben. Zum Nachfetten mit dem speziellen Bremsfett ist eine Öffnung im Gehäuse vorhanden.
Wie die Rücktrittbremse sind Rollenbremsen ohne Kühlkörper meist nur für Einsatzbereiche geeignet, bei denen keine allzu hohe Bremsleistung erforderlich ist und die Bremsdauer nicht zu langanhaltend ist, wie bei langen Gefällestrecken. Für Lasten-, Reiseräder und Tandems werden Modelle mit einer mit dem Nabenkörper rotierenden Kühlscheibe angeboten, die dauerbelastungsfest sein sollen.
Trommelbremse
Beim Fahrrad wird die Trommelbremse in der Ausführung als Simplex-Bremse mit durch Hebel betätigtem Spreiznocken verwendet, so wie sie auch bei einfachen Motorrädern oder Mofas mit Seilzugbremse zu finden ist. Nur wenige Hersteller produzieren noch Trommelbremsen für Fahrräder, beispielsweise Sturmey-Archer, welche diese seit 1930 im Programm hat. Der Trommeldurchmesser liegt zwischen 70 mm und 90 mm. Trommelbremsen gibt es auch in Kombination mit Getriebenaben oder Dynamonaben. Während die ähnlich wirkende Rollenbremse von der Nabe komplett abgenommen werden kann, ist die Bremstrommel bei heutigen Modellen ein Teil des Nabengehäuses. Im Unterschied zur Rollenbremse müssen die Bremsflächen fettfrei bleiben. Durch den fehlenden Fettmantel wird das Eindringen von Wasser erleichtert.
Ein spezielle Ausführung war die Böni-Trommelbremse bei früheren Schweizer Militärvelos. Dies war ab 1944 eine Anbautrommelbremse an die Torpedo-Rücktrittnabe von Fichtel & Sachs als zusätzliche mit Seilzug betätigte Bremse. Von SRAM wurde eine als i-Brake bezeichnete Anbau-Trommelbremse angeboten.
Bandbremse
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Einfache Bandbremsen werden fast ausschließlich bei traditionellen Fahrrädern und Lastendreirädern chinesischer Produktion als Hinterradbremse verwendet, der Bremshebel ist dabei oft als Handbremse am Rahmen montiert.
In der besseren Form mit Metallband und Handbremshebel finden sie sich bei einigen wenigen Fahrradtypen der 1970er und 1980er Jahre. Eingesetzt werden sie noch bei Kinderfahr- und -laufrädern.
Das namengebende Band läuft lose um eine Bremstrommel, der eigentliche Bremsbelag befindet sich auf der Innenseite des Bandes. Zum Bremsen wird die Spannung des Bandes erhöht, der Durchmesser damit verkleinert. Dauerbremsen ist, wie bei vielen Fahrradbremsen, nicht sinnvoll oder führt zur starken Erwärmung von Bremstrommel und Band.
Scheibenbremse
Obwohl die Scheibenbremse eine der jüngeren Entwicklungen in der Fahrradtechnik darstellt, behandelte bereits 1894 das amerikanische Patent US526317[35] eine mechanische Scheibenbremse für das Hinterrad eines Fahrrads. Bei Neurädern im Bereich Mountainbike, Gravelbike und Cyclocross sind Scheibenbremsen mittlerweile Standard. Anfang der 1970er produzierten die Fahrradhersteller Schwinn (USA) und Bridgestone (Japan) Fahrräder mit Scheibenbremsen am Hinterrad. Von Shimano gab es 1972 die mechanische Scheibenbremse B700 und 1973 das hydraulische Modell B900[36]. Der Komponentenhersteller Phil Wood (USA) hatte im gleichen Zeitraum eine Scheibenbremse im Programm. Lange Zeit blieben Scheibenbremsen am Fahrrad ein reines Nischenprodukt. Erst ab Mitte der 1990er wurde diese Bauweise speziell bei Mountainbikes populär und schaffte den Marktdurchbruch. In Cyclocross-Rennen ist sie seit der Saison 2010/11 laut Weltradsportverband UCI erlaubt.
Ausführungsarten und Konstruktionsmerkmale
- Hydraulisch betätigte Scheibenbremse
- Die bei weitem überwiegende Art (Stand 2018) ist die Festsattelbremse mit je einem Kolben auf jeder Seite. Für stärker beanspruchte Bremsen werden auch Vier- und Sechs-Kolben-Bremsen angeboten. Fast alle Modelle besitzen eine automatische Belagnachstellung, die dafür sorgt, dass der Nehmerkolben im Bremssattel nach dem Lösen der Bremse stets den gleichen Abstand zur Bremsscheibe einnimmt. Ein Ausgleichsbehälter am Geberkolben des Bremshebels sorgt für die Ergänzung der Bremsflüssigkeit, wenn der Nehmerkolben sich infolge der Abnutzung des Bremsbelags nach und nach weiter aus dem Bremssattel hinausschiebt.[37] Im Gegensatz zum Auto ist der Ausgleichsbehälter in der Regel durch eine Membran von der Außenluft abgeschottet, damit beim Hinlegen oder Umdrehen des Fahrrades keine Flüssigkeit aus den Entlüftungsbohrungen austritt. Schwimmsattelbremsen werden kaum produziert. Die einzige bekannte Schwimmsattelbremse war das ab 1997 über ein Jahrzehnt lang produzierte Modell Gustav M von Magura.[38] (Hydraulikflüssigkeit und Bremsleitung siehe Kapitel Ansteuerung)
- Eine spezielle Ausführung ist die hydraulische Scheibenbremse der Firma BFO (Stand 2018).[39] Im Hydraulikkreislauf eines geschlossenen Systems (ohne Ausgleichsbehälter) liegt zwischen Geber- und Nehmerkolben ein im Bremssattel eingebauter Stufenkolben, dessen größere Kolbenoberfläche zum Geberkolben zeigt. Bei gelöster Bremse ist der Stufenkolben funktionslos, da ein offenes Ventil die Hydraulikflüssigkeit durch den Kolben leitet. Beim Bremsen schließt dieses Ventil bei Erreichung des Druckpunkts (Belag berührt Scheibe) aufgrund der Druckerhöhung. Dadurch wird der Hydraulikkreislauf in zwei separate Kreisläufe getrennt und das hydraulische Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Verhältnis der Kolbenoberflächen des Stufenkolbens erhöht. In der Praxis hat sich gezeigt, dass bei dieser Ausführung Wasser als Bremsflüssigkeit möglich ist.
- Mechanisch betätigte Scheibenbremse
- Einige Scheibenbremsen werden über einen Seilzug angesteuert. Es gibt Ausführungen für Bremshebel mit langer Seilhollänge (für V-Brakes) und kurzer Seilhollänge (für alle anderen Bremsen). Bei einfachen mechanisch betätigten Scheibenbremsen sitzen die Beläge in einem Festsattel und sind nur auf einer Seite linear verfahrbar; beim Bremsen wird die Scheibe vom verfahrbaren Belag auf den feststehenden Belag gedrückt. Aufwändigere mechanische Scheibenbremsen haben Beläge, die auf beiden Seiten linear verfahrbar sind, vergleichbar zur hydraulischen Festsattelbremse.[40]
- Mechanisch betätigte hydraulische Scheibenbremse
- Eine mögliche Bauart entspricht der hydraulischen Festsattelbremse, bei der sich allerdings Geberkolben und Ausgleichsbehälter ebenfalls im Bremssattel befinden. Der Geberkolben wird über einen herkömmlichen mechanischen Bremshebel mit Bowdenzug betätigt. Alternativ können Geberkolben und Ausgleichsbehälter in einem separaten Gehäuse untergebracht werden, der als „Konverter“ bezeichnet wird. An den Konverter können kompatible hydraulische Bremssättel angeschlossen werden.
Bremsscheibe
Die gängigen Durchmesser liegen bei 140, 160, 180, 200, 203 und 220 mm. Gelegentlich werden diese Größen mit Ziffern zwischen 5 und 8 bezeichnet, die nominellen (gerundeten) Durchmesser in Zoll. Bei Rennrädern, Gravelbikes und Cyclocrossrädern sind 140 und 160 mm üblich. Größere Durchmesser kommen bei manchen Trekkingrädern, Mountainbikes und Lastenrädern zum Einsatz. Im Downhill-Sport sowie bei Reiserädern und Tandems sollten mindestens Bremsscheiben mit einem Durchmesser von 180 mm montiert werden. Möglich sind Zwischengrößen, da die Position des Bremssattels mit Adaptern angepasst werden kann.
Je größer der Durchmesser der Bremsscheibe, desto höher ist die mit gleicher Handkraft erzielbare Verzögerung als auch die erreichbare Dauerbremsleistung. Bei fast allen Fahrradarten kann das Vorderrad stärker als das Hinterrad abgebremst werden, ohne zu blockieren. Dort wird oft eine größere Bremsscheibe verwendet als am Hinterrad.
Die Befestigung der Bremsscheibe an der Nabe richtet sich nach den Standards Centerlock und IS2000. Centerlock ist ein System von Shimano, bei dem die Scheibe auf ein Vielzahnprofil am rechten Rand der Naben geschoben und mittels eines Verschlussrings fixiert wird. Hierfür wird das gleiche Werkzeug verwendet, das auch zum Verschrauben des Verschlussringes von Zahnkranzpaketen dient. Bei IS2000 wird die Bremsscheibe mit sechs Schrauben an der Nabe befestigt. Es gibt Adapter, um IS2000-Scheiben an Centerlock-Naben zu befestigen. Die Getriebenabe von Rohloff besitzt eine spezielle Aufnahme mit 4 Schrauben.
Die Reibfläche besteht bei fast allen Bremsscheiben aus Stahl. Um das Gewicht zu reduzieren, wurden auch Bremsscheiben mit Alu- oder Titanreibfläche entwickelt, diese verschleißen jedoch schneller. Verbreitet sind auch Bremsscheiben, die aus einer Aluminium-Trägerscheibe bestehen, auf die beidseitig die konzentrischen, dünnen Reibflächen aus Stahl aufplattiert sind. Oftmals besteht hier ein Überstand des Träger-Aluminiums über die Reibfläche hinaus zur Nabe hin, um die Wärmekapazität der Scheibe und die Kühlfläche zu erhöhen.
Möglich sind Bremsscheiben, die aus einem separat aufgenieteten Reibring auf einer Aluminiumspinne (Spider) bestehen. Um den Verzug durch Wärmeausdehnung zu minimieren, kann der Reibring auch derart befestigt sein, dass er sich radial nach außen frei dehnen kann. Diese Art wird als „schwimmende Scheibe“ bezeichnet, welche es auch mit einer erhöhten Dicke von etwa 3 mm als innenbelüftete Bremsscheibe (Stand 2018 – nur mit 203 mm Durchmesser) gibt.
Bremsscheiben werden ansonsten in Dicken von 1,8 mm bis 2,0 mm ausgeführt.
Bremsbelag
Bremsbeläge bestehen aus einer Trägerplatte auf die ein Reibbelag aufgebracht wird, der aus gesintertem Metall (gesinterter Belag) oder einem Kunststoffharz mit eingebetteten Reibstoffen (organischer Belag) bestehen kann. Form und Halterung des Bremsbelags sind nicht standardisiert, sondern hersteller- bzw. modellspezifisch.
Bei neuen Bremsbelägen wird die volle Bremswirkung erst nach einer gewissen Einfahrzeit erreicht. In Ruhestellung sind die Bremsbeläge nur einige Zehntel Millimeter von der Scheibe entfernt. Je dünner die Scheibe und je größer ihr Durchmesser, desto leichter kann sie sich durch Überhitzung oder Gewalteinwirkung verziehen und an den Belägen schleifen.[41]
Magura schreibt vor, dass Bremsbeläge getauscht werden, wenn der Belag inklusive Trägerplatte weniger als 2,5 mm stark ist. Shimano verlangt den Belagswechsel, wenn der Belag ohne Trägerplatte weniger als 0,9 mm stark ist.[42]
Befestigung des Bremssattels
Zur Befestigung des Bremssattels an Gabel und Rahmen gab es diverse Ausführungen (so u. a. IS1999), die sich ab dem Jahr 2000 auf die Standards IS2000 und Postmount reduzierten. Mittels eines Adapters sind diese beiden Standards untereinander kompatibel. Vorherrschend ist 2017 der Postmount-Standard. Im Jahr 2015 wurde von Shimano speziell für Rennräder der offene Standard Flat Mount eingeführt.
- Postmount
Auch als PM bezeichnet, früher gelegentlich auch als Manitou Standard, da diese Befestigungsart erstmals bei den Federgabeln von Manitou zu sehen war. Auf der Strebe bzw. der Gabelscheide befinden sich zwei pfostenartige Sockel, auf deren Stirnflächen im Abstand von 74,2 mm je eine M6 Gewindebohrung angebracht ist.[43] Die fluchtenden Stirnflächen dieser Sockel liegen parallel zur Laufradachse. Der senkrechte Abstand der Stirnflächenebene und der unteren Sockelachse zur Laufradachse ist abhängig vom Durchmesser der Bremsscheibe. Am gängigsten ist die Ausführung für den Scheibendurchmesser 160 mm. Stimmt die PM-Sockelgröße und der Durchmesser der Bremsscheibe überein, kann ein PM-Bremssattel direkt auf den Sockel befestigt werden. Bei größeren Bremsscheiben ist ein Adapter notwendig, kleinere sind nicht möglich. - IS2000
Auch als Internationaler Standard oder IS bezeichnet. IS-Bremssättel sind kaum mehr im Handel (Stand 2017). Am hinteren Ausfallende wird die IS-Aufnahme noch ausgeführt, insbesondere beim verstellbaren Ausfallende. Bei Starrgabeln aus Stahl ist eine IS-Aufnahme noch üblich. In der plattenartigen IS-Aufnahme sind im Abstand von 51 mm zwei Bohrungen parallel zur Laufradachse vorhanden.[44] Ausgelegt ist die IS-Befestigung in der Regel für Bremsscheiben mit 160 mm Durchmesser am Vorderrad und 140 mm am Hinterrad. Mit einer M6-Verschraubung kann ein IS-Bremssattel dann direkt befestigt werden. Bei größeren Bremsscheiben sind Adapter erforderlich. Heutzutage (2017) wird meist ein PM-Bremssattel mittels Adapter in eine IS-Aufnahme eingebaut. - Flat Mount
Dieser Standard ist nur für die Scheibendurchmesser 140 und 160 mm vorgesehen. Einsatzbereich ist das Rennrad. An der Kettenstrebe sind zwei senkrechte Durchgangsbohrungen vorhanden, so dass der auf der Kettenstrebe liegende Flat-Mount-Bremssattel für die Größe 140 direkt von unten angeschraubt werden kann. Bei der Größe 160 ist zusätzlich noch eine Adapterplatte notwendig. Die Befestigung an der Gabel erfolgt bei beiden Größen mittels einer Adapterplatte auf Sockeln, vergleichbar zum Postmount-Standard, nur dass der Achsabstand bei 70 mm liegt und das Innengewinde M5 ist.[45] Postmount-Bremssättel können mit Adapter ebenfalls am Vorder- und Hinterrad verwendet werden.
Das Bremskraftmoment wird über die Bremssattelaufnahme nur auf einer Rahmenseite unsymmetrisch in den Rahmen oder die Gabel eingeleitet. Speziell bei der Gabel hat die unterschiedliche Belastung der Gabelholme zur Folge, dass dadurch die Gabel in sich verdreht werden kann. Generell wird der Gabelholm, auf dem der Bremssattel sitzt, wesentlich höher belastet als bei der Felgenbremse.[46] Gabeln für den Einsatz einer Scheibenbremse müssen deshalb kräftiger ausgeführt sein. Ein Mittel um die Torsionssteifigkeit der Gabel zu erhöhen ist die Verwendung von Steckachse.
Befestigungspositionen des Bremssattels für die Hinterradbremse
rot = hinter der Sitzstrebe, grün = auf der Kettenstrebe
Gewöhnlich wird der hintere Bremssattel bei einem konventionellen Diamantrahmen hinter der Sitzstrebe befestigt. Diese Position ermöglicht es, die traditionelle Leitungsverlegung über das Oberrohr beizubehalten.
Alternativ gibt es die Möglichkeit, den Bremssattel an der Kettenstrebe zu befestigen (im angelsächsischen Sprachgebrauch als low mount[47] bezeichnet). Diese Einbauposition ist besonders für Alltagsfahrräder von Vorteil, da hier Sonderlösungen für einen Gepäckträger unnötig werden.
Rekuperationsbremse
Eine Rekuperationsbremse verlängert die Reichweite von Elektrofahrrädern, indem der Motor beim Bremsen als Generator wirkt und kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt, die dann den Akku auflädt. Weitere Vorteile bestehen in der Wartungsfreiheit und Wetterunabhängigkeit. Rekuperationsbremsen haben eine begrenzte Bremsleistung, die je nach Antriebstechnologie sehr unterschiedlich ausfallen kann. Ein Bremswiderstand kann genutzt werden, um bei bereits vollgeladenem Akku noch zusätzlich erzeugte elektrische Energie abzunehmen. Andernfalls sinkt die Bremsleistung bei vollgeladenem Akku. Die Rekuperationsbremse kann darum keine der beiden unabhängig voneinander arbeitenden Bremsen ersetzen die in § 65 Abs. 1 Satz 2 StVZO gefordert werden. In bergigem Terrain kann ein größerer Anteil der eingesetzten Energie zurückgewonnen werden. Wenn der bereits bei der Bergauffahrt erhitzte Motor auch als Generator genutzt wird, kann er sich allerdings bei der anschließenden Abfahrt kaum mehr abkühlen.
Rekuperationsbremsen bieten zum Beispiel Nabenmotoren der Firmen Alber, BionX, GoSwiss, Klever und Panasonic.[48]
Betätigung und Ansteuerung
Nur die Rücktrittbremse wird über die Pedale ausgelöst. Fast alle anderen Typen von Fahrradbremsen werden über einen am Lenkerbügel befestigten Handbremshebel betätigt.
Vor Einführung des Bowdenzugs um 1900 wurden Bremsen über ein Gestänge angesteuert. Die Gestängebremse war bei Gebrauchsrädern bis in die 1950er Jahre weit verbreitet und ist heute noch bei Rädern aus indischer oder chinesischer Produktion zu finden. Meist wird ein wippenartiger Hebel unterhalb des Lenkerbügels drehbar gelagert und presst bei Betätigung über eine senkrechte Stange eine Klotzbremse auf das Vorderrad. Später wurden auch Felgen- oder Nabenbremsen an Vorder- und Hinterrad über Zugstangen betätigt. Der gekröpfte Bremshebel lenkt dann oft über einen kurzen Ausleger eine Zugstange an.
Die Befestigungsschrauben moderner Handbremshebel sollen gerade nur so fest angezogen werden, dass die Hebel bei üblicher Benutzung des Fahrrads ihre Position nicht verändern. Fällt das Fahrrad hin, kann der Hebel dann nachgeben und sich verschieben. Dies macht es unwahrscheinlich, dass der Hebel bei Gewalteinwirkung abbricht. Auch kann die Stellung des Hebels so sehr einfach den Wünschen des Fahrers angepasst werden. Im Allgemeinen werden die Hebel am Lenker in einem Winkel von etwa 45 zur Horizontalen ausgerichtet.[49]
Bei schnellen Abfahrten auf unebenen Pisten werden die Bremshebel häufig nur wenig aus der Senkrechten nach vorne gedreht montiert, damit Finger und Hand den Lenker beim Bremsen möglichst weit umfassen können. In der Regel sollen die Bremsgriffe in Verlängerung des Unterarms weisen oder noch tiefer stehen. Falls es dann schwerfällt, den Griff zu erreichen, so ist es bei vielen Modellen möglich, den Hebels näher zum Lenkergriff hin zu positionieren. Im Allgemeinen muss hierfür eine Schraube auf der gegenüberliegenden Seite des feststehenden Teils des Bremshebels eingedreht werde. Idealerweise sollte es bei schnellen Geländeabfahrten möglich sein, die Bremse alleine mit dem Mittelfinger zu bedienen, damit die anderen Finger den Lenker sicher greifen können.
Mechanische Betätigung
Die Betätigung der Bremsen durch am Lenker angebrachte Handbremshebel mit Kraftübertragung über einen Bowdenzug ist weit verbreitet. Der Bowdenzug besteht aus einer druckfesten Außenhülle, in der ein dünnes Stahlseil verläuft, welches auch Bremszug, Seilzug oder Innenzug genannt wird.
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Handbremshebel werden in zwei Varianten angeboten, die sich in der Länge des Seilholwegs unterscheiden. Bei klassischen Handbremshebeln liegt der Einhängepunkt des Bremsseils näher am Drehpunkt des Bremshebels. Dadurch ergibt sich ein kurzer Seilholweg bei hoher Seilzugkraft. Verwendet werden sie mit Seitenzugbremse, Mittelzugbremse, Cantileverbremse, Mini-V-Brake, U-Brake, Trommelbremse und Rollenbremse. Bremshebel mit langem Seilholweg wurden mit der neuentwickelten V-Bremse eingeführt, da diese längere Bremsarme mit größerer Hebelübersetzung besitzt. Mechanisch betätigte Scheibenbremsen werden sowohl für Bremshebel mit langem als auch mit kurzem Seilholweg angeboten. Spezielle Bremshebel lassen die Einstellung der Seilhollänge durch Veränderung des Hebelarms zwischen Gelenk und Einhängepunkt des Bremsseilnippels zu.
Ein Ende des Bremsseils schließt meist mit einem aufgepressten Tonnennippel ab, der in die entsprechende Aufnahme des Bremshebels eingehängt wird. Manche traditionellen Rennradbremsen besitzen stattdessen eine Aufnahme für Birnennippel.[Anmerkung 1] Das andere, frei auslaufende Ende des Innenzugs wird üblicherweise durch eine Klemmschraube am Betätigungsorgan der Bremse selbst befestigt. Die Außenhülle stützt sich am Rahmen (z. B. bei Cantilever-, Mittelzug- und U-Bremse), einer gesonderten Gegenlagerung (z. B. bei Trommel-, Rollen- und mechanischer Scheibenbremse) oder am gegenläufigen Hebel des Bremskörpers ab (V- und Seitenzugbremse).
Vor dem Einziehen des Innenzugs wird üblicherweise über beide Enden der abgelängten Hülle des Bowdenzugs eine metallische Hülse (Endkappe) geschoben, um einen zuverlässigen Sitz der Hülle in der Aufnahme zu erreichen und diese gegen Knicken und Stauchung zu schützen. Bei älteren Bremshebeln wurde noch eine weitere Hülse mit etwas größerem Durchmesser über die Endhülse geschoben, über die sich die Hülle am Grundkörper des Bremshebels abstützte. Moderne Standard-Lenkerbremshebel besitzen meist längs geschlitzte Verstellschrauben, welche die Hülle (mit oder je nach Ausführung auch ohne Endkappe) nach dem Einhängen des Bremszugs aufnehmen. Die Längsschlitzung erlaubt das Aushängen des Zuges aus dem Handbremshebel ohne den Innenzug an der Bremse lösen zu müssen. Früher saßen die Verstellschrauben zumeist an der Bremse selber.
Der Außendurchmesser der Hülle beträgt üblicherweise 5 mm. Das Zugseil hat einen Durchmesser von 1,6 mm, seltener 1,5 mm. Vorherrschend wird eine Spiralhülle, seltener eine gliederartige Hülle verwendet. Kompressionslose Hüllen, wie sie für Schaltzüge verwendet werden, sollen für Bremszüge nicht verwendet werden, da deren parallel laufenden Litzen beim Auftreten von hohen Zugkräften vom Bremszug auseinandergetrieben werden können, worauf die Bremse wirkungslos wird.
Der Mittelteil des zur Hinterradbremse führenden Bremszugs verläuft häufig frei gespannt entlang des Oberrohrs. Nur Anfang und Ende des Seilzugs verlaufen dann zwischen Lenker bzw. Bremse und dem mit dem Rahmen verbundenen Gegenhalter durch eine Hülle. Die zur Bremse führende Hülle kann entfallen, wenn die Umlenkung über eine Rolle oder am Rahmen angebrachte Führung geschieht. Je kürzer die verwendeten Hüllen, desto direkter die Kraftübertragung zur Bremse, da sich die Stauchung der Außenhülle und der Reibungswiderstand des Innenzuges verringern.
Hydraulische Betätigung
Hydraulische Bremsen werden über eine mit Bremsflüssigkeit oder Hydrauliköl gefüllte Bremsleitung betätigt.
Hydraulische Bremsleitungen bestehen aus einem flexiblen, druckfesten Schlauch, der mit herstellerspezifischen Anschlussstücken verpresst wird. Im Gegensatz zu Bremszügen treten in hydraulischen Bremsleitungen so gut wie kein Reibungswiderstand, keine Korrosion, Verschmutzung und Verschleiß auf.
Hydraulikflüssigkeit
Im Gegensatz zu mit Mineralöl befüllten Modellen müssen Bremsen, die mit Bremsflüssigkeit gemäß DOT-Spezifikation befüllt sind, regelmäßig gewartet werden, da Bremsflüssigkeit hygroskopisch ist, also Wasser aufnimmt. Das Tauschen der Bremsleitungen, das Wiederbefüllen und Entlüften erfordert spezielles Hilfsmittel.[50] Ohne korrekte Entlüftung kann sich Luft im Ausgleichbehälter sammeln, der über eine Membran von der Außenluft abgeschottet ist. Beim Umdrehen des Rades kann die Luft beim Betätigen des Bremshebels in den Hydraulikkreislauf gelangen.
Die meisten Hersteller verwenden als Hydraulikflüssigkeit eine Bremsflüssigkeit nach den DOT Standards 3, 4 oder 5.1. Bremsflüssigkeit DOT 5 auf Silikonbasis kommt im Fahrradbereich nicht vor und kann mit den anderen DOT Flüssigkeiten auf Glykolbasis auch nicht gemischt werden. Als Vorteil der DOT Bremsflüssigkeiten wird die Mischbarkeit mit Wasser genannt. Wasser, welches etwa durch einen Handhabungsfehler in den Bremskreislauf gelangt, wird so von der Bremsflüssigkeit aufgenommen und verteilt sich im System. Der Einfluss auf die Siedetemperatur der Flüssigkeit ist dadurch überschaubar und hängt von der Wassermenge ab. Da geringe Wassermengen auch durch Schläuche und Verbindungsstellen in die Bremsflüssigkeit gelangen, ist bei Kraftfahrzeugen üblicherweise vorgesehen, dass alle zwei Jahre ein vollständiger Austausch vorgenommen wird.[51] DOT Bremsflüssigkeit ist günstig zu erhalten. Sie sollte jedoch nicht auf Vorrat eingekauft werden, da geöffnete Verpackungen nicht lange gelagert werden können, ohne dass die Bremsflüssigkeit Wasser aufnimmt.
Insbesondere die Hersteller Magura und Shimano setzen Mineralöl als Hydraulikflüssigkeit ein. Sobald eine geringe Menge Wasser in ein mit Mineralöl gefülltes System gelangt, wird sich diese im Bremszylinder als dem tiefsten Punkt des Systems absetzen und dazu führen, dass die Siedetemperatur von deutlich über 200 °C auf 100 °C absinkt. Als Vorteil von Mineralöl wird der geringe Wartungsaufwand angesehen. Mineralöl altert nicht, es muss nicht ausgetauscht werden, Dichtungen und Hydraulikkolben setzen sich nicht fest und müssen in der Regel nicht gereinigt werden, wie es bei DOT Bremsflüssigkeiten gelegentlich nach einigen Jahren der Fall ist.
Hydraulikschläuche
Am Fahrrad werden meist Hydraulikschläuche mit einem Außendurchmesser von 5 mm verwendet, Stahlflex- und andere spezielle Leitungen auch mit 5,5 mm Außendurchmesser.[52]
Hydraulikschläuche werden entweder direkt an Bremshebel und -sattel eingesteckt und verschraubt oder es wird noch ein abgewinkelter, hohler Ringstutzen (engl. Banjo bolt oder fitting) dazwischen gesetzt, der den Schlauch zur Seite wegführt.[53] Der Ring wird beiderseits mit O-Ringen abgedichtet und mit einer weiteren Hohlschraube befestigt. Spezielle Anschluss-Fittings sind drehbar ausgeführt, um Drall in der Hydraulikleitung zu vermeiden.[54]
Zum Ablängen der Schläuche kann eine hochwertige Bowdenzugzange oder ein scharfes, stabiles Messer verwendet werden. Der Schnitt ist genau rechtwinklig auszuführen.
Hydraulikschläuche aus Hartplastik werden meist mit Quetschverschraubung befestigt, indem zunächst eine Gewindehülse oder eine längliche Überwurfmutter (engl. flare nut) und anschließend ein Quetschring (oft Olive genannt, engl. olive fitting) auf den Schlauch geschoben wird. Das Ende des Schlauchs wird dann in einen passend ausgesparten Klemmstein (Montageblock) eingelegt und im Schraubstock eingespannt, um einen gezahnten Schlauchnippel (auch Stecknippel oder Einschlagpin genannt, engl. Barbed fitting) einschlagen zu können, der als innere Stützhülse und als Anschlussstück dient. Das andere Ende des Schlauchnippels wird dann bis zum Anschlag in die Aufnahme geschoben. Gewinde und Olive werden leicht gefettet und Gewindehülse bzw. Überwurfmutter werden vorsichtig mit der Hand über den Anschlussstutzen geschraubt, um ein Verkanten zu vermeiden. Das Festziehen der Hülse bzw. Mutter geschieht dann mit einem offenen Ringschlüssel, denn durch Verwendung eines normalen Maulschlüssels können dünnwandige Hülsenmuttern verformt werden. Die Hülse greift über die Olive und verquetscht sie auf dem Schlauch. Sie wird soweit festgezogen, bis nur noch ein oder zwei Gewindegänge sichtbar sind. Falls erforderlich, kann die Hülsenmutter dann wieder herausgeschraubt werden, um den Schlauch an Rahmen oder Gabel entlang zu verlegen und zu befestigen.[55]
Hydraulikschläuche mit einem äußeren Stahlgeflecht werden auch als Stahlflex-Leitungen bezeichnet. Das Geflecht kann frei liegen oder mit einer Kunststoffschicht umhüllt sein. Statt mit Quetschverschraubung werden Stahlflex- und andere spezielle Hydraulikleitungen häufig durch Einschrauben eines Gewindenippels abgedichtet und befestigt. Dieser Nippel trägt meist zwei oder drei Gewinde mit unterschiedlichen Durchmesser. Das kleinste Gewinde wird in den Hydraulikschlauch hinein geschraubt (hierfür muss der Schlauch gegebenenfalls zunächst aufgeweitet und der Gewindehals gefettet werden). Das danebenliegende Gewinde dient zur Verschraubung einer zuvor auf den Schlauch geschobenen länglichen Überwurfmutter (einer Gewindehülse mit Innengewinde). Das dritte Gewinde schließlich befindet sich am anderen Ende des Nippels und dient zur Verschraubung am Bremshebel oder Bremssattel.[54]
Handhabung und Fahrsicherheit
Zwei unabhängig voneinander funktionierende Bremssysteme sind insbesondere beim Befahren von Gefällestrecken essentiell. Auch die ansonsten sehr zuverlässige Rücktrittbremse wird wirkungslos, wenn einmal die Kette abspringen sollte. Beladene (Reise-)Tandems sollten sogar drei unabhängige Bremsen besitzen, um eine Überhitzung an langen Gefällepassagen zu vermeiden.
Auf griffigem Untergrund wird der größte Teil der maximal möglichen Bremskraft bei einer Vollbremsung von der Vorderradbremse aufgebracht, da das Vorderrad durch die Gewichtsverlagerung beim Bremsen belastet wird und im Gegensatz zum entlasteten Hinterrad nicht zum Rutschen neigt. Die Bremskraft der Vorderradbremse wird dadurch limitiert, dass das Hinterrad bei zu starker Verzögerung abhebt und der Fahrer über den Lenker gehoben werden würde.
Auf weichem oder glattem Untergrund lässt sich der Bremsweg hingegen fast halbieren, wenn Vorder- und Hinterradbremse etwa gleich stark angezogen werden. Aus Sicherheitsgründen sollte bei rutschigem Untergrund die Vorderradbremse jedoch nur wohldosiert eingesetzt werden, da das Blockieren des Vorderrads häufig zum Sturz führt. Insbesondere Kinder rechnen oft nicht mit dem Verlust der Reifen-Haftung auf sandigem oder geschottertem Untergrund. Es ist ratsam, das Fahren auf unbefestigten Wegen zu trainieren, indem die Folgen eines blockierenden und bei Kurvenfahrt ausbrechenden Vorder- oder Hinterrads unter kontrollierten Bedingungen vorgeführt werden.
Handelsübliche Felgenbremsen entwickeln auf Stahlfelgen bei Nässe oft nur eine sehr geringe Bremswirkung. Auf Aluminiumfelgen verzögern sie bei Nässe hingegen meist gut. Scheibenbremsen bremsen bei Nässe gut, da sie sehr schnell abtrocknen.
Bei V-Brakes und Scheibenbremsen mit hoher Bremswirkung ist die Dosierbarkeit der Bremsleistung von Bedeutung. Denn häufig lässt sich mit diesen Bremsen das Vorderrad so stark abbremsen, dass der Fahrer über den Lenker stürzt, weil entweder das Vorderrad blockiert oder das Hinterrad abhebt. Insbesondere wenn das Vorderrad beim Bremsen in eine Vertiefung gerät, droht ein Überschlag.
Ein stark abgebremstes Hinterrad neigt zum Durchrutschen, was aus schneller Fahrt ebenfalls zum Ausbrechen des Fahrrads führen kann. Denn das Hinterrad wird beim starken Bremsen entlastet (dynamische Achslastverlagerung) und blockiert dadurch leicht. Eine Gewichtsverlagerung nach hinten kann helfen, den Bremsweg zu verkürzen und die Kontrolle über das Fahrrad zu erhöhen.[56] In jedem Fall verringert sich bei einem durchrutschenden Reifen die übertragbare Bremskraft (Gleitreibung ist schwächer als Haftreibung).
Bei Tandems, Liegerädern mit langem Radstand, sowie Reise- und Lastenrädern mit zusätzlicher Last auf dem Hinterrad spielt die Entlastung des Hinterrads beim Bremsen nur eine geringe Rolle, so dass durch zusätzliche Nutzung der Hinterradbremse der Bremsweg in diesen Fällen deutlich verkürzt werden kann.[57]
Besonders bei steilen Abhängen und unwegsamen Gelände bietet die verlustfreie Kraftübertragung hydraulischer Bremsen Vorteile, da sich hier bei mechanisch betätigten Bremsen die verringerte Bremskraft und schlechtere Dosierbarkeit aufgrund der Reibung zwischen Seilzug und Hülle bemerkbar macht.[58]
Hersteller
Neben eigenen Handelsmarken der Großhändler sind vor allem folgende Hersteller als Erstausrüster (englisch Original Equipment Manufacturer, OEM) sowie im Einzelhandel vertreten.
Die großen Komponentenhersteller SRAM (Avid), Shimano und Campagnolo. Daneben jedoch auch Dia-Compe, Tektro (Premiummarke: TRP), FSA, Lecchi, Promax, Alhonga, Saccon (Italien), Magura (primär Hydraulikbremsen), Trickstuff (Scheibenbremsen, Bremsscheiben und Bremsbeläge), Alligator (Bremszüge und Bremsbeläge), SwissStop (Bremsbeläge), Hayes (Scheibenbremsen), Cane Creek, Jagwire (Bremszüge und Bremsbeläge), Sturmey-Archer und Sunrace (Trommelbremsen) sind Beispiele aus dem Jahr 2013.
Fast alle anderen europäischen Hersteller haben die Produktion aufgegeben oder sind aufgekauft worden. Ehemals bekannte Marken waren Weinmann, Altenburger, Fichtel und Sachs, Mafac (Frankreich) oder Zeus (Spanien). Auch wenn diese Hersteller nicht mehr existieren, werden noch Produkte unter ihrem Namen verkauft.
Literatur
- Ulrich Artmann: Fachkunde Fahrradtechnik. 6. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2016, ISBN 978-3-8085-2298-1.
- Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage, BVA Bielefelder Verlagsanstalt, Bielefeld 1999, ISBN 3-87073-131-1.
Weblinks
Einzelnachweise
- Durchführungsbeschluss (EU) 2015/681 der Kommission vom 29. April 2015, abgerufen am 15. Februar 2019.
- IFA Touring. (Nicht mehr online verfügbar.) Archiviert vom Original am 3. September 2014; abgerufen am 24. September 2016.
- ddr-fahrradwiki.de
- Patent CH6896: Système perfectionné de frein pour vélocipèdes et autres véhicules à roues. Veröffentlicht am 13. Januar 1893, Erfinder: Robert-Steuart Erskine.
- Raleigh Ersatzteilliste aus 1977, Modell Tourist mit Stirrup-Brake (Bügelbremse bzw. Felgeninnenbremse) Abgerufen am 18. Januar 2018.
- Patent DE1890527U: Improvements in or relating to rim brakes. Veröffentlicht am 2. April 1964, Erfinder: Karl Altenburger.
- Synchron-Bremse von Altenburger – Prospekt aus 1961, abgerufen am 25. November 2016
- Skizze über Funktionsweise der „Delta Bremse“ von Campagnolo, abgerufen am 2. Januar 2017
- Funktionsweise der „Para-Pull Bremse“, Shimano-Katalog 1982, Seite 12, abgerufen am 2. Januar 2017
- Skizze über Funktionsweise der „HP-Turbo Bremse“ von Weinmann, abgerufen am 2. Januar 2017
- Patent US3554334: Hydraulic bicycle brake system. Veröffentlicht am 12. Januar 1971, Erfinder: Keizo Shimano; Yuji Fujii.
- Shimano Prospekt aus 1970 Seite 4: hydraulische Felgenbremse, abgerufen am 15. Februar 2018
- mtb-news.de Fotos der Shimano Power Brake, abgerufen am 15. Februar 2018
- Patent US3776333: Bicycle brake arrangement. Veröffentlicht am 4. Dezember 1973, Erfinder: W. Mathauser.
- „Auflaufende Bremse“ erklärt – Wieso ist die Bremse hinter der Gabel effektiver? auf YouTube
- Neuerungen an Fahrrädern. In: Polytechnisches Journal. 311, 1899, S. 183. Fig. 148. (Bremse von Winterholler)
- Patent GB274755: Improvements in brakes for bicycles and the like vehicles. Veröffentlicht am 28. Juli 1927, Erfinder: Marcel Jeay.
- Patent US4765443: Caliper brake for mountain bicycles having wide tires. Veröffentlicht am 23. August 1988, Erfinder: Charles Cunningham.
- Cantileverbremse von Resilion aus 1929, abgerufen am 10. Januar 2017
- Cantileverbremse von René Herse aus 1938, abgerufen am 10. Januar 2017
- Patent FR345448: Frein pour cycles. Veröffentlicht am 30. November 1904, Erfinder: Henry Schaffner.
- Patent US4974704: Self-energizing disc/rotor or rim brake. Veröffentlicht am 4. Dezember 1990, Erfinder: Steven Miller, F. David Pedersen.
- sheldonbrown.com. Brakes for Tandem Bicycles – Self-Energizing Cantilevers (Pedersen Brake), abgerufen am 10. Februar 2018
- Karbonfahrrad Kestrel Nitro 1988 mit V-Brake am Hinterrad, abgerufen am 27. Oktober 2016
- Patent GB481615: Improvements relating to brakes for bicycles. Veröffentlicht am 15. März 1938, Erfinder: Joseph Bane.
- Rücktrittbremse von New Departure von 1898, abgerufen am 10. Januar 2017
- Foto einer BSA-Rücktrittbremse von 1902 (etwa in der Mitte der Seite). Abgerufen am 1. Februar 2018
- Werkstatthandbuch mit Explosionszeichnung der Shimano INTER-4 Nabe mit Rücktrittbremse. Abgerufen am 1. Februar 2018
- Getriebe Kupplungen Antriebselemente, Springer Fachmedien, Wiesbaden 1957, ISBN 978-3-663-00586-5, Seite 33: Torpedo-Freilauf. Abgerufen am 1. Februar 2018
- Handbuch Torpedo-Freilauf-Nabe (1-Gang) 1950er Jahre. Abgerufen am 1. Februar 2018
- Geschichte der bei F&S gebauten Eingang-Rücktrittbremsnaben. Abgerufen am 12. Januar 2018
- Schnittzeichnung der Komet-Nabe (Komet-Super). Abgerufen am 1. Februar 2018
- Getriebe Kupplungen Antriebselemente, Springer Fachmedien, Wiesbaden 1957, ISBN 978-3-663-00586-5, Seite 27,28: Komet-Freilauf. Abgerufen am 1. Februar 2018
- Patent CH179635: Freilaufnabe mit Rücktrittbremse. Veröffentlicht am 15. September 1935, Erfinder: Richard Gottschalk.
- Patent US526317: Brake For Velocipedes. Veröffentlicht am 18. September 1894, Erfinder: J. H. Hendrick, A. H. Fay.
- Shimano Katalog 1973: Auszug über Scheibenbremsen. Abgerufen am 25. Oktober 2016.
- Website von Trickstuff – Know How – Automatische Belagnachstellung, abgerufen am 5. Januar 2018
- Bikeradar.com – Reportage aus 2010 über die Schwimmsattelbremse „Gustav M“ von Magura, abgerufen am 5. Januar 2018
- bike-magazin – Artikel aus 2015 über die Scheibenbremse der Firma BFO, abgerufen am 5. Januar 2018
- Bikeradar.com – Reportage aus 2016 über mechanische Scheibenbremsen, abgerufen am 5. Januar 2018
- Anleitung zum Tausch der Bremsbeläge, Trickstuff GmbH
- Disc brake service and repair – Shimano hydraulic brake service and adjustment, Abschnitt 3, ParkTool, Sept. 25 2015
- Avid OEM Product Technical Specifications (Post Mount ab Seite 6) – (PDF), abgerufen am 1. Dezember 2017.
- SRAM – Technisches Handbuch 2003 (IS-2000 Aufnahme) – (PDF), abgerufen am 1. Dezember 2017
- SRAM 2017 Road – Frame Fit Specifications (Flat Mount ab Seite 73) – (PDF), abgerufen am 1. Dezember 2017
- Heiner Schuchard: Eine Tandem-Starr-Gabel für Scheibenbremsen. Herausgegeben von Fahrradzukunft e. V., April 2010, abgerufen am 5. Februar 2018
- Sevencycles.com, abgerufen am 23. September 2017
- E-Bike-Motoren, das sind die wichtigsten Hersteller, In: Elektrobike-online.com
- Bike Repair Manual – Abschnitt „Shimano hydraulic disk brakes“, Kapitel 37, Seite 412, Barnett Bicycle Institute
- Entlüftungsanleitung, In: Downhillschrott.com
- Alex Mansell: DOT Brake Fluid vs. Mineral Oil – and the Winner is.., In: EpicBleedSolutions.com, abgerufen im Juni 2018
- Übersicht verfügbarer 5,5 mm Anschlussstücke der Firma Alligator „5,5 mm hydraulic hose fittings“, In: AlligatorCables.com
- Übersicht verfügbarer 5 mm-Anschlussstücke der Firma Alligator „5 mm hydraulic hose fitting installation options“, In: AlligatorCables.com
- Anleitung zum Kürzen der Trickstuff-BETA-Kevlarbremsleitungen mit Goodridge-Schraubanschluss, Februar 2016, sowie Montageanleitung zum Kürzen von Goodridge Stahlflexbremsleitungen, Oktober 2013, Trickstuff GmbH
- Syd Patricio: How To Change a Hydraulic Brake Line on Your MTB, 18. Dezember 2014
- Sheldon Brown und John Allan: Braking and Turning Your Bicycle; ältere Version auf Deutsch: Bremsen und Abbiegen
- sudibe.de: technik_bremsen
- Test: Trickstuff Doppelmoppel bei cx-sport.de
Anmerkungen
- Über einen Birnennippel kann eine spezielle, gebogene Unterlegscheibe geschoben werden, damit dieser in die für einen Tonnennippel gedachte Aufnahme passt.