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.
In the image above, pulling up on the lever one end of the band (at a1) tightens the band against the drum. The other end of the band is attached (at a2) to the lever on the other side of the pivot, so the capstan effect rotates the lever around the pivot and pulls the band tighter. This makes the brake self-locking: if it is applied strongly enough, the band will hold the lever up and keep the drum from turning until the lever is actively pushed down. This is a differential band brake, similar to our example of wrapping the rope around the tree because both ends of the band are active.
The capstan effect also occurs in bicycle cables where they go around curves. Operation of the band brake is also in a way like that of a bicycle chain on a sprocket. See our article on chain wear for a comparison.
A bicycle band brake is cable-operated. One end of the band is attached to a lever, and the other, to a fixed stop, so this is a simple band brake. In the photo below, we are looking at the side which faces the hub. The drum, shown at the upper right, threads onto the left side of the axle. The band is held inside a shell, shown at the lower left, that is fitted onto the axle inside the left rear dropout. The lever attaches to the shell at 3 o'clock, and the stop is at 4 o'clock. The two little adjuster bolts with locknuts at 12 o'clock and 8 o'clock hold the band close to the drum, avoiding wasted motion A clamp on the left chainstay prevents the shell of the brake from being carried around, same as with a coaster brake.
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A bicycle band brake is not intended to be self-locking, but it is self-actuating -- the length and coefficient of friction of the band are chosen to multiply the force from the cable pull by a calculated amount. The drum turns clockwise as seen in the photo, and so it also tries to pull the band clockwise. A light pull on the lever as 3 o'clock results in tension on the band which increases counterclockwise all the way around the band to the stop at 4 o'clock.
Vorteile einer Bandbremse
- Because of the multiplicative effect, a small band brake can decelerate as hard as a larger one of another type.
- And so, this is the lightest type of cable-operated hub brake. It is lighter than many rim brakes.
- The mechanism is simple and cheap to produce.
- A band brake can be used with any hub that has the necessary threading at the left side (same as freewheel threading), rather than being an internal part of the hub like most drum brakes. In theory, the drum could be bolted on like a disk-brake rotor, though I don't know of any such band brake.
- A band brake requires only a light cable pull, and so it works well for people with small or weak hands.
- Adjustment is simple and straightorward.
Nachteile einer Bandbremse
- A band brake has a very limited ability to dissipate heat, because the drum is small and is enclosed in the shell. A band brake is OK for stops in flatland but unsuitable for speed control on downhill runs, or for a cargo bike or tandem.
- The multiplicative effect depends strongly on the coefficient of friction of the band against the drum. If the drum is rusty, for example, the brake may chatter and grab. If overheating causes brake fade, the brake effectiveness is reduced more than with other brakes.
- A band brake is largely waterproof, but if water does get into the mechanism, it can greatly reduce effectiveness.
- Due to the self-actuation, a band brake can be hard to modulate. Skidding a rear wheel may be hard to avoid. A band brake should never be used on a front wheel. Every bicycle should have two indepedent braeking systems, so some other kind of brake should be on the front wheel.
- Typical bicycle band brakes do not have a replaceable band. The entire shell assembly must be replaced if the band has worn out.
- A band brake is not very good at holding the bicycle from rolling backwards: the capstan effect then works to loosen the band.
Montage, Justage und Ausbau einer Bandbremse
- Thread the drum all the way onto the hub, concave side facing outward.
- Install the shell so it covers the drum and the band rests directly over the braking surface of the drum. This may require rearranging washers on the hub axle.
- Tighten the axle locknut onto the shell.
- Install the wheel, aligning the clamp band with the chainstay, and with the axle nuts finger tight.
- Attach the clamp band to the seatstay. Make sure that the clamp band does not pull the shell out of line.
- Finish tightening the axle nuts.
- Adjust the adjuster bolts on the shell so the band is just short of rubbing on the drum.
- Install the cable and adjust it for minimal free play at the brake lever without the brake's rubbing.
To remove a band brake, remove the wheel from the bicycle, remove the locknut and the shell, and insert pins (metal rods) into a vise and into two holes opposite one another in the drum. Rotate the wheel backwards to unscrew the drum.
Siehe auch
Wikipedia article about band brakes Wikipedia article about bicycle band brakes Mathematical analysis of a band brake Video of mathematical analysis of a band brake
Quelle
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Band Brakes von der Website Sheldon Browns. Originalautor des Artikels ist John Allen.