Wie funktionieren Bandbremsen?
Bandbremsen sind Nabenbremsen, die im asiatischen Raum recht verbreitet sind, während man sie in Europa kaum vorfindet. Unrühmliche Berühmtheit hat die Bandbremse in Deutschland durch den (inzwischen insolventen) Fahrradverleiher Obike erlangt, dessen Fahrräder mit - neben anderen Unzulänglichkeiten - einer schleifenden Bandbremse ausgestattet waren. Mehr zum Thema Bremsen findet man im Artikel Die richtige Bremse für mein Fahrrad.
Aufbau einer Bandbremse
Eine Bandbremse ist eine auf links gedrehte Trommelbremse. Statt Bremsbelägen, die von Innen auswärts gegen die Trommel gedrückt werden, ist hier ein flexibles Band außen um die Trommel gelegt. Das Bild unten illustriert das Grundkonzept. Wenn man am Bremshebel zieht, wird das Band um die Trommel gespannt.
Bandbremsen wurden oft als Parkbremsen bei Motorfahrzeugen eingesetzt. Auch wurden Bandbremsen bei Automatikgetrieben von Automobilen benutzt.
Die Rotation der Trommel einer Bandbremse erzeugt einen Zug am Band, das sie umschlingt. Daraus resultiert der sogenannte "Seilreibungseffekt", der die Bremswirkung multipliziert. Diesen Seilreibungseffekt kann man selbst experimentell verfolgen, indem man ein Seil um einen Baum schlingt. Halte beide Enden des Seils jeweils in einer Hand. Nun ziehe an einem Ende kräftig und am anderen Ende nur leicht. Wenn das Seil nur halb um den Baum gewickelt ist, fängt es an zu rutschen, sobald Du die leicht gezogene Seite loslässt. Wenn man das Seil mindestens eineinhalb mal um den Baum wickelt, wird es nicht rutschen, egal wie hart man am Seilende zieht.
Ein Wikipedia Artikel erläutert die physikalisch mathematischen Grundlagen. An der Seite auf der das leicht gespannte Seilende vom Baum weggezogen wird, verläuft es tangential zum Baumstamm und drückt nicht gegen den Stamm. So zieht der Baum nicht am Seil. Nach einer viertel Umrundung drückt die Spannung auf dem Seil dieses gegen den Stamm. So kann die Reibung dazu führen, dass der Baumstamm der Zugspannung von der anderen Seite des Seils entgegenwirkt. Nach einer weiteren viertel Umrundung steigt die Reibung so stark an, dass sie noch mehr Zugspannung von dieser Seite des Seils widersteht usw. Daher vom leicht gespannten Seilende aus gesehen steigert sich die Reibung am Baumstamm immer weiter je weiter das Seil um den Baum geschlungen ist. Wenn das Seil weit genug um den Baum geschlungen ist reicht nur ein kleines Gewicht oder nur ganz wenig Zug am leicht gespannten Ende um auf der anderen Seite des Seils sehr starken Zugkräften zu widerstehen.
Auf dem Bild oben kann man folgendes erkennen: Wenn man am Hebel aufwärts zieht, wird das eine Ende des Bands (a1) gegen die Trommel gezogen. Das andere Ende des Bands ist an der anderen Seite des Hebels durch das Gelenk geteilt befestigt (a2). Mit dem Seilreibungseffekt wird der Hebel um das Gelenk rotiert und das Band wird stärker gespannt. Dadurch wird die Bremse selbstsperrend: Falls es stark genug gezogen wird, wird der Hebel oben gehalten und die Trommel kann sich nicht bewegen bis der Hebel aktiv herunter gedrückt wird. Das nennt man eine Differenzialbandbremse, die unserem Beispiel mit dem Seil um den Baum entspricht, weil beide Enden des Bands aktiv beteiligt sind.
Der Seilreibungseffekt tritt auch bei Bowdenzügen auf, wenn diese um Kurven verlegt sind. Das Aktivieren einer Bandbremse ähnelt dem Eingreifen einer Kette auf einem Ritzel.
- Siehe auch
Bandbremsen am Fahrrad sind zugangesteuert. Ein Ende des Bands ist am Hebel befestigt und das andere Ende an einem fixen Montagepunkt. Das ist eine einfache Bandbremse. Im unteren Foto schauen wir auf die Seite, die zur Nabe zeigt. Die Trommel wird auf die linke Seite der Achse geschraubt. Das Band verläuft innerhalb des Bremsenkörpers und wird auf das linke hintere Ausfallende montiert. Der Hebel ist in der 3 Uhr Stellung im Bremsenkörper befestigt und der Anschlag liegt in etwa bei der 4 Uhr Stellung. Die beiden Einstellschrauben bei 12 und 8 Uhr halten das band nah an der Trommel, so dass keine Bewegung verschwendet wird. Die Klemme, mit der die Bremse an der linken Kettenstrebe befestigt wird, verhindert, dass der Bremsenkörper um die Achse mitgezogen wird. Das ist ähnlich zur Rücktrittbremse.
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Eine Fahrradbandbremse soll nicht selbstsperrend sein. Sie ist jedoch selbstverstärkend - die Länge und der Koeffizient der Reibung des Bands werden so gewählt, dass sie die Kraft des Zugs um ein kalkuliertes Momentum multiplizieren. Die Trommel dreht sich (s. Foto) im Uhrzeigersinn. Ein leichter Zug am Hebel (3 Uhr) resultiert in einer Spannung im Band, die sich gegen den Uhrzeigersinn bis zum Anschlag (4 Uhr) erhöht.
Vorteile einer Bandbremse
- Durch den multiplikativen Effekt kann schon eine kleine Bandbremse genau so kräftig bremsen wie eine größere Bremse eines anderen Typs.
- Daher ist sie der leichteste Typ eine zugangesteuerten Nabenbremse. Sie ist leichter als viele Felgenbremsen
- Der Mechanismus ist einfach und sehr günstig zu produzieren.
- Die Bandbremse kann mit jeder Nabe verwendet werden, die das notwendige Gewinde auf der linken Seite hat (entspricht genau dem Freilaufgewinde). Damit ist sie kein internes Bauteil wie andere Trommelbremsen. Theoretisch kann die Trommel wie eine Scheibe einer Scheibenbremse festgeschraubt werden. es scheint jedoch keinen Bandbremsentyp zu geben, der so funktioniert.
- Eine Bandbremse benötigt nur wenig Zugeinholweg. daher kann sie gut von Leuten mit kleinen oder schwachen Händen bedient werden.
- Einstellarbeiten sind einfach und unkompliziert.
Nachteile einer Bandbremse
- Eine Bandbremse kann nur wenig Hitze abführen, weil die Trommel sehr klein ist und im Bremsenkörper eingeschlossen ist. Eine Bandbremse ist im flachen Terrain in Ordnung, ist jedoch ungeeignet um die Geschwindigkeit bei Bergabfahrten zu kontrollieren. Genausowenig funktioniert sie für Transporträder oder Tandems.
- Der multiplikative Effekt hängt sehr stark vom Reibungskoeffizienten des Bandes gegen die Trommel ab. Wenn die Trommel rostet kann die Bremse klappern und schleifen. Falls Überhitzung zu Bremsschwund führt, ist die Bremswirkung stärker beeinträchtigt als bei anderen Bremsentsypen.
- Eine Bandbremse ist im wesentlichen wasserdicht. Falls jedoch Wasser in den Mechanismus eindringt, reduziert sich die Bremswirkung beträchtlich.
- Wegen des Selbstverstärkungseffekts ist eine Bandbremse schwierig zu modulieren. Skidden des Hinterrades lässt sich schwer vermeiden. Daher sollte eine Bandbremse nicht am Vorderrad eingesetzt werden. Am Vorderrad empfiehlt sich eine Bremse, die leichter zu modulieren ist.
- Eine typische Bandbremse am Fahrrad hat kein ersetzbares Band. Wenn das Band verschlissen ist, muss der gesamte Bremsenkörper ersetzt werden.
- Eine Bandbremse hat kaum Bremswirkung bei einem rückwärts rollenden Fahrrad. Der Seilreibungseffekt führt hier zum lösen der Bremse.
Montage, Justage und Ausbau einer Bandbremse
- Schraube die Trommel mit der konkaven Seite nach Außen vollständig auf die Nabe.
- Montiere den Bremsenkörper so dass die Trommel vom Körper verdeckt wird und das Band direkt über der Bremsfläche der Trommel liegt. Dazu muss man unter Umständen die Unterlegscheiben der Nabenachse neu sortieren.
- Schraube die Kontermutter auf dem Bremsenkörper fest.
- Montiere das Laufrad und richte das Befestigungsband der Bremse an der Kettenstrebe aus. Schraube die Achsenmuttern fingerfest.
- Befestige das Klemmband und überprüfe, dass der Bremsenkörper nicht aus seiner Position gezogen wurde.
- Nun schraube die Achsenmuttern richtig fest.
- Positioniere mit den Einstellschraube das band so, dass es kurz davor ist, auf der Trommel zu reiben.
- Montiere den Bremszug und stelle ihn so ein, dass der Bremshebel minimales Spiel hat und die Bremse nicht schleift.
Um eine Bandbremse auszubauen, nimmt man zuerst das Laufrad heraus, entfernt Kontermutter und Bremsenkörper, Nun schiebt Stifte (aus Metall) in die beiden Löcher der Trommel, klemmt diese im Schraubstock ein. Nun dreht man das Laufrad rückwärts und schraubt so die Trommel ab.
Siehe auch
- Die richtige Bremse für mein Fahrrad
- Seilreibungsformel
- Wikipedia zu Bandbremsen
- Wikipedia zu Fahrrad-Bandbremsen]
- Mathematische Analyse zu Bandbremsen (englisch)
Quelle
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Band Brakes von der Website Sheldon Browns. Originalautor des Artikels ist John Allen.
