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 selbstaktivierend - 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
- 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.