Das 1x1 der Trommelbremsen

Dieser Artikel behandelt ausschließlich Trommelbremsen. Für Vorschläge zu besseren oder schlechteren Bremsen für unterschiedliche Arten von Fahrrädern (Kinder, Alltag, Reise, Tandems, Mountainbikes, Rennräder, usw.) sollte man mit dem Übersichtsartikel Die richtige Bremse für mein Fahrrad beginnen. Weitere interessante Artikel sind die Bemerkungen zu Bremshebeln von Direktzugbremsen und der Artikel über Bremszüge.

Eine Sturmey-Archer Trommelbremse

Was ist eine Trommelbremse?

Eine Trommelbremse ist eine mit der Hand angesteuerte Nabenbremse, bei denen die Bremsbeläge von Innen gegen eine zylindrische Trommel drücken.. Trommelbremsen waren eine zeit lang die am weitest verbreiteten Bremsentypen für Motorfahrzeuge und wurden inzwischen von Scheibenbremsen abgelöst. Trommelbremsen sind bei Lastenrädern in Ländern mit feuchtem Wetter sehr beliebt. Weniger beliebt sind sie bei Alltags- oder Rennrädern, bei denen Felgenbremsen vorherrschen und Scheibenbremsen auf dem Vormarsch sind.

Eine Trommelbremse kann sowohl ein integraler Bestandteil der nabe sein oder si wird an der linken Seite der nabe ähnouch wie ein Schraubkranz (rechts) aufgeschraubt. Da das Drehmoment der Bremse gegenläufig zu dem eines Schraubkranzes ist, ist das Gewinde genauso ein Rechtsgewinde wie das beim Schraubkranz.

Eine vordere Trommelbremse lässt sich mit einem Nabendynamo verbinden so wie sich eine Hintere Trommelbremse mit einer Nabenschaltung verbinden lässt. Spezielle sehr große Trommelbremsenmodelle wurden als Schleppbremsen für Tandems benutzt, da sie gute Hitzeleitfähikeiten bei langen Abfahrten bieten.

Die Shimano Rollerbrake ist eine spezielle Art der Trommelbremse und wird in einem separaten Artikel behandelt.

Wie funktioniert eine Trommelbremse?

Eine Trommelbremse hat zwei Bremsbeläge, die sich gegenüberliegen. Sie werden durch einen Mechanismus aktiviert, der sie auf einer oder auf beiden Seiten auseinanderdrückt. Dieser Auswärtsdruck gegen die Innenseite der Trommel erzeugt Reibung. Die Trommel ist Teil des Nabenkörpers oder wird an die Nabe angeschraubt und verlangsamt durch die Reibung das Laufrad. Die Bremsbeläge sind auf einem Bremsträger montiert, der mit der Achse und durch eine Drehmomentstütze mit dem Rahmen oder der Gabel verbunden ist, um Drehmoment aufzunehmen. Wenn man die Bremse löslässt, holt eine Feder die Bremsbeläge wieder einwärts weg von der Bremstrommel.

Die meisten Trommelbremsen aus dem Automobilbereich werden durch Hydraulikkolben angesteuert. Eine Fahrradtrommelbremse hat jedoch eine Seilzugansteuerung, die eine Nocke bewegt durch die die Bremsbeläge auswärts gedrückt werden. Unten stehendes Bild zeigt eine teilzerlegte Sturmey-Archer Trommelbremse. Das Trommelgehäuse sieht man oben und unten sieht man die Bremsbeläge auf der Bremsplatte.

Das nächste Foto verdeutlicht die Position des Gelenks (blauer Pfeil), dessen Federring den Wechsel der Bremsbeläge ermöglicht. Unter den Belägen versteckt sich bis zu den Enden (grüner Pfeil) eine Feder. Diese zieht die Bremsbeläge zurück, wenn man den Bremsgriff loslässt.

Im nächsten Bild sieht man, wie ein Hebel die Nocke (roter Pfeil) rotiert und die Bremsbeläge spreizt. Wenn die Bremse im Einsatz ist, wird die Zughülle an der C-förmigen Aufnahme (dort wo der Daumen der Hand ist) gehalten und der Innenzug wird ans Ende des Hebels geschraubt. Das Loch am Ende der Drehmomentstütze ist für ein Klemmband, das die Drehmomentsütze gegen Rahmen oder Gabel sichert.

Die Form der Nocke beeinflusst den Einsatz der Bremse. Wenn die gestreckte Nocke dieser Bremse (typisch für Trommelbremsen) gedreht wird, um stärker zu Bremsen, erhöht sich die Hebelübersetzung. Der Handhebel muss weiter gezogen werden, aber die Bremskraft steigt nicht so schnell an wie erwartet. Zusätzlich steigt die Hebelübersetzung durch den Bremsbelagverschleiß. Eine Nocke mit sprialförmiger Kante auf jeder Seite würde in eine lineare Wirkungsweise münden, so wie es bei anderen Bremsentypen üblich ist. Jedoch erhöht sich die Reibung, so dass die Feder nicht die Bremsbeläge, Zug und den Hebel zurückbewegen kann.

Der mechanischen Einfachheit halber haben Fahrradbremsen einen Simplex Mechanismus. Jedes Ende eines Bremsbelags ist mit einem Gelenk verbunden. Die Beläge bewegen sich kaum auswärts und hat geringen Verschleiß. Der führende Bremsbelag ist derjenige, bei dem sich die Bremstrommel in Richtung des Gelenks bewegt. Umgekehrtes gilt für den folgenden Belag. Die Rotation der Trommel sorgt dafür, dass sich der führende Bremsbelag "eingräbt" und somit stärker gegen die Trommel drückt und Last von der Nocke nimmt. Der folgende Bremsbelag nimmt Last vom Gelenk und erhöht die last auf die Nocke. Anfänglich verschleißt der führende Bremsbelag stärker. Jedoch sorgt die Nocke für gleichen Versatz beider Bremsbeläge (mehr oder weniger wegen der kleinen Unterschiede im Radius des Bewegungsspiels der Nocke). Aus diesem Grund gleichen sich Kräfte und Verschleiß der beiden Bremsbeläge an, sobald die Bremse eingefahren ist.

Welcher Bremsbelag der führende ist, hängt von der Rollrichtung des Fahrrads ab. In den meisten Fällen wird eine Fahrradbremse benutzt, wenn das Fahrrad vorwärts rollt, jedoch auch, wenn man das Rückwärtsrollen des Fahrrads bergauf zeigend verhindern will.

Folgende Illustration verdeutlicht die Nockenansteuerung als auch zwei Typen von hydraulischer Ansteuerung, die zu gleichmäßiger Kraftverteilung statt gleichem Versatz an den Bremsbelägen führen. Der Duplex-Typ hat effektiv zwei führende Bremsbeläge. Wenn das Fahrzeug rückwärts statt vorwärts rollt ist der Duplex Typ weniger effektiv als der Simplex-Typ. Kannst Du erkennen, warum das so ist?

Trommelbremsentypen. Die schwarzen Halbmonde außerhalb der Trommel stellen grafisch den Druck des Bremsbelags gegen die Trommel dar.
Illustration CC by SA 4.0 vom Wikipedia Contributor A7N8X, modifiziert.

Nabenbremse vs. Felgenbremse

Vorteile der Nabenbremse

• Nabenbremsen überwölben nicht den Reifen. Daher muss man keine Kompromisse mit der Reifenbreite und -höhe eingehen.
• Nabenbremsen werden nicht durch feuchte Wetterbedingungen beeinflusst.
• Sie werden nicht durch Matsch oder Schnee zugesetzt.
• Es gibt keinen felgenverschleiß, was insbesondere bei Sand und Matsch oder Carbon Verbundstrukturfelgen ein Problem ist.
• Beschädigte Felgen oder außermittige Laufräder beeinflussen nicht ihre Funktion.
• Die Gefahr von Reifenschäden oder Abtauchen der Bremsbeläge unter die Felge und Laufradblockade existiert nicht.
• Sie hinterlassen keinen schwarzen Bremsstaub (Verschleißpartikel) auf Aluminiumfelgen, die man überall an die Finger bekommt, wenn man das Laufrad wechselt.
• Sie funktionieren besonders bei kleinen Laufrädern ausgezeichnet.
• Die Hitzeableitung funktioniert, ohne dass der Reifen überhitzt werden kann. Das ist insbesondere bergab bei Schleppbremsen von tandems oder Lastenrädern wichtig. Allerdings gibt es nur wenige Trommelbremsen, die für diesen Zweck geeignet sind.
• Man kann das Laufrad modifizieren, mit Dingen, die bei Felgenbremsen unmöglich wären. So kann man reflektierendes Klebeband an der Felgen anbringen oder Kabelbinder um Reifen und Felge als Schneekettenersatz anbringen.
• Bei manchen Rahmen kann man keine Felgenbremsen anbringen (fehlende Cantisockel). Dort sind Nabenbremsen die einzige Option.

Nachteile der Nabenbremse

• Eine Nabenbremse wird wesentlich heißer als eine Felge bei einer Felgenbremse. Man riskiert Verletzungen, wenn man sie berührt. Die Hitze kann naheliegendes Gewebe oder Kunststoffe beschädigen.
• Die aufgestaute Hitze in Trommelbremsen, die integraler Bestandteil einer Nabe sind, kann die Schmierung der Nabe verdampfen lassen (ähnlich wie bei einer Rücktrittbremse).
• Die Bremswirkung einer Nabenbremse hängt vom Durchmesser der Trommel oder Scheibe ab. Ein kleiner Durchmesser ist im Allgemeinen schwächer und hat schlechtere Wärmeableitungsfähigkeiten.
• Das Drehmoment bei heftigem Einsatz am Vorderrad führt zum Einfluss der Bremse auf das Lenkverhalten, außer die Gabel ist außergewöhnlich steif. Die Bremse kann die Gabelscheide verbiegen, außer sie ist besonders stabil gebaut.
• Nabenbremsen sind im Allgemeinen schwerer als Felgenbremsen.

Trommelbremse vs. Scheibenbremse

Vorteile der Trommelbremse

• Trommelbremse benötigen weniger Wartung als Scheibenbremsen.
• Eine Trommelbremse hat keinen außenliegenden Rotor, der verwunden oder verbogen werden kann, und dessen scharfer Rand bei einem Unfall zu Verletzungen führen kann.
• Eine Vorderradtrommelbremse kann niemals das Vorderrad aus der Gabel ziehen.
• Trommelbremsen lassen sich leichter modulieren als Scheibenbremsen.

Nachteile der Trommelbremse

• Die meisten Trommelbremsen für Fahrräder sind in die Nabe integriert. Wenn die Trommel verschlissen ist, muss die Nabe und damit im Allgemeinen das ganze Laufrad getauscht werden. Eine Bremsscheibe lässt sich leicht tauschen.
• Eine Vorderradtrommelbremse ist zumeist weniger als eine Scheibenbremse in der Lage, das Fahrrad schnell anzuhalten.
• Eine Trommelbremse kann wegen des Selbstverstärkungseffekts der führenden Bremsbelags manchmal blockieren und sich nicht lösen, wenn das Fahrrad steht. Ein kurzes Rückwärtsrollen löst in dem Fall die Bremse.
• Die Schmierung kann die Bremsbeläge einer Trommelbremse verschmutzen, wenn die Laufradlager sich innerhalb der Trommelbremse befinden. Das ist insbesondere der Fall, wenn die Bremse heiß wird und die Nabe eine Ölschmierung hat. Das trägt zum oben genannten Blockieren bei.
• Laufradlager innerhalb der Bremstrommel (wie bei den meisten Trommelbremsen) führt zur Gefahr von verbogenen oder brechenden Achsen.
• Die meisten Trommelbremsen haben schlechte Hitzeableitungseigenschaften, so dass sie anfällig sind für Bremsschwund. Daher sind sie nicht geeignet zur Geschwindigkeitskontrolle bei langen Abfahrten.
• Eine Trommelbremse erschwert den Aus- und Einbau eines Laufrads. Die meisten Trommelbremsen haben keine Schnellspannachse. Die Drehmomentstütze und der Zug müssen gelöst und wieder befestigt werden. Manche Trommelbremsen haben Schnellspannmechanismen für dafür.
  Eine Scheibenbremse benötigt nach dem Tausch des Laufrads nur eine Neujustierung des Bremssattels.
• Scheibenbremsensättel und -scheiben können untereinander ausgetauscht werden. Trommelbremsenaufbauten sind immer proprietär.
• Die meisten Trommelbremsen haben die Speichenlöcher auf der Außenseite der Trommel. Der große Außendurchmesser zum Einspeichen erfordert spezielle Aufmerksamkeit beim Laufradbau. Insbesondere benötigt man weniger Kreuzungen bei kleinen Laufraddurchmessern.

Alles in Allem sind bessere Trommelbremsen eine gute Wahl für Fahrräder, die im flachen Gelände und bei schlechtem Weter gefahren werden - das sind typischerweise städtische Bedingungen. Das gilt umso mehr für das Hinterrad als das Vorderrad.

Sicherheitsaspekte der Trommelbremse

Die einseitige Montage produziert einseitige Belastung der Gabel, die potenziell zu Probleme im Fahrverhalten führen können. Die Belastung der Gabel ist erheblich, weil die Drehmomentstütze das Drehmoment des Bremsvorgangs auf einem relativ kurzen Hebel von der Nabe auf die Gabel überträgt. Jedoch kann die Trommelbremse nicht das Vorderrad aus den Ausfallenden der Gabel ziehen (wie es eine Scheibenbremse könnte), weil die Bremsplatte und die Trommel beide an der Achse montiert sind. Kräfte der Bremsbeläge und der Trommel sind gleich und wirken in gegenläufiger Richtung an der Achse. Jedoch können die Kräfte groß genug sein, um die Gabel zu biegen und es kann zum ungewollten Steuern durch die Bremse kommen. Im schlimmsten Fall kann die Gabelscheide verbogen werden.

Es sollte selbstverständlich sein, dass der Zug zu jeglicher Vorderradnabenbremse bei einer Federgabel grundsätzlich in einer Zughülle verlaufen muss. Jedoch sollte auch das gleiche bei einer starren Gabel gelten, weil das Flexen der Gabel während des Bremsvorgangs den offen verlaufenden Zug spannen kann und das zu einem Blockieren der Brems führt.

Hier hat jemand die Hinweise zur Zugführung nicht beachtet.
Bitte niemals einen offen liegenden Zug zur Vorderradbremse verlegen!
Der Zug zur hinteren Bremse ist auch etwas lang geraten. Das bringt aber niemanden um.

Ältere Bremsbeläge waren mit Asbest versetzt, das Lungenkrebs verursachen kann. Man sollte es vermeiden, Staub dieser Beläge einzuatmen.

Und wie schon früher erwähnt haben typische Trommelbremsen keine gute Hitzeableitung und tendieren zum Bremsschwund oder zum Verdampfen der Schmierung der Nabenlager, wenn sie zur Geschwindigkeitskontrolle bei langen Abfahrten eingesetzt werden.

Montage und Wartung

Eine Trommelbremse, die integraler Bestandteil einer Nabe ist, muss natürlich in ein Laufrad eingespeicht werden.Die Speichen müssen auf der Bremsenseite der Nabe gekreuzt werden, um dem Drehmoment der Nabe widerstehen zu können. Dabei müssen niedrige Kreuzungszahlen gewählt werden, um zu exzessive Winkel der Speichen an der Felge zu vermeiden, wenn man eine Trommel mit großem Durchmesser und eine kleine Felge hat.

Die meisten Trommelbremsen können mit Bremshebeln für Zangenbremsen benutzt werden. Manche Modelle benötigen jedoch Bremshebel mit langem Zugeinholweg. Hier kann der unten beschriebene Trick mit er Umlenkrolle hilfreich sein.

Der Zug - wie schon erwähnt - muss zum Vorderrad komplett in der Zughülle verlegt werden. Zur Hinterradbremse kann der Zug auch offen verlegt werden.

Betätige den Bremshebel, wenn Du die Kontermutter, die die Bremsbeläge gegen die Bremsplatte sichert, festziehst. Bei einem offen verlaufendem Zug, benötigst Du einen Zug im Gehäuse, da die linke Achsenmutter immer noch lose ist. Dieser Schritt zentriert die Bremsbeläge, so dass sie gleichmäßig die Trommel berühren können.

Ziehe Achsenmuttern und Drehmomentstütze in kleinen Schritten fest, damit sie sich nicht gegenseitig festziehen, bevor sie ihre endgültige Position erreicht haben. Die Drehmomentstütze muss sicher an einen Teil der Gabel oder des Rahmens befestigt werden, der den Drehmomenten der Bremse widerstehen kann. Die Befestigung erfolgt mit einem Band, das sich sicher und rutschfest befestigen lassen muss, damit die Drehmomentstütze sich nicht einmal ein minimales Stück verdrehen kann, wenn die Bremse bergauf oder rückwärtsrollend betätigt wird. Regelmäßige Vor- und Zurückbewegung wird die Achsenmutter lösen. Manche Fahrräder haben eine "Pac Man"-förmige Aufnahme an der linken Kettenstrebe, in die die Drehmomenstütze einfach eingeführt werden kann. Zusätzlich kann es einen Schnellspannmechanismus für den Zug geben.

Zugschnellspannmechanismus für eine Trommelbremse

In the photo below, an old Sturmey-Archer steel pulley doubles the cable travel and mechanical advantage with an (also old) Atom drum brake and serves as a cable quick release. The same trick is possible with the larger pulley of a Problem Solvers Travel Agent, avoiding the use of its smaller pulley, which would more quickly cause metal fatigue to the cable.

Umlenkrolle als Zugwegverlängerung und Schnellspannmechanismus

A drum-brake hub requires the same bearing maintenance as other hubs, and occasional cable adjustment as the brake shoes wear. If cable adjustment does not restore brake performance, the brake should be disassembled to check the shoes for wear and contamination. Often, the problem is that they have glazed, and a light sanding will cure the problem, but beware of asbestos with older brake linings.

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Siehe auch

• Die richtige Bremse für mein Fahrrad
• Bemerkungen zu Bremshebeln von Direktzugbremsen
• Züge
• Das 1x1 der Shimano Rollerbrake
• Wikipedia on drum brakes
• Wikipedia on bicycle drum brakes
• Bike-manual.com on drum brakes
• Precision Tandems page about the Arai drag brake for tandems
• Technical paper about cam-operated simplex drum brakes

Quelle

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Bicycle Drum Brakes von der Website Sheldon Browns. Originalautor des Artikels ist John Allen.

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