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Das 1x1 der Trommelbremsen

Version vom 19. November 2018, 07:24 Uhr von Bikegeissel (Diskussion | Beiträge) (→‎Vorteile der Nabenbremse: übersetzt)

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
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 Akuminiumfelgen, 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

  • A hub brake can get much hotter than a rim with a rim brake, risking injury if touched, and damage to nearby fabric or plastic items.
  • Heat buildup in drum brakes that are integral with the hub can vaporize the lubricant in the hub (as with coaster brakes).
  • The effectiveness of a hub brake depends on the diameter of the drum or disc. A small-diameter brake is generally weaker and has poorer heat dissipation.
  • The torque from heavy use of a front hub brake results in "brake steer" unless the front fork is especially stiff, and can bend a fork blade unless it is especially strong.
  • Hub brakes are generally heavier than rim brakes.

Trommelbremse vs. Scheibenbremse

Vorteile der Trommelbremse

  • Drum brakes require less frequent maintenance than disc brakes.
  • A drum brake has no external rotor which risks getting warped or bent, and whose sharp edges can cause injury in a crash.
  • A front drum brake does not tend to pull the wheel out of the fork.
  • Drum brakes are generally easier to modulate than disc brakes.

Nachteile der Trommelbremse

  • Most bicycle drum brakes are an integral part of the hub. If the drum is worn out, the hub, and so, generally, the wheel, must be replaced. A disc-brake rotor is easily replaced.
  • A front drum brake is less likely than a disc brake to be effective enough for a quick stop.
  • A drum brake can sometimes "stick" and not release when the bicycle stops, due to self-energizing of the leading shoe. Rolling slightly backward releases the brake.
  • The lubricant can contaminate the brake shoes of a drum brake if the wheel bearing is inboard of the brake drum. This is more common if the brake gets hot, and with oil lubrication. This can contribute to the brake's "sticking" .
  • A wheel bearing inboard of the brake drum (with most drum brakes) also makes the axle more prone to bending and breakage.
  • Most drum brakes have poor heat dissipation, making them prone to brake fade, and so are not suitable for speed control on long downhill runs.
  • A drum brake makes the wheel harder to remove and replace. Most drum brakes do not allow a quick-release axle. The reaction arm and cable must be disconnected and reconnected. Some drum brakes do have quick-release attachments for these. A disc brake usually requires only adjustment of caliper clearance after replacing the wheel.
  • Disc brake calipers and rotors are easily interchanged. Drum-brake shoe assemblies are proprietary.
  • Most drum brakes have the spoke holes at the outside of the drum, and the large spoking diameter requires special attention when building a wheel, in particular, a low cross number if a small-diameter rim is used.

All in all, the better drum brakes can be a good choice on bicycles which are ridden in flatlands and wet weather -- typically, urban conditions, and more so on the rear wheel than the front.

Sicherheitsaspekte der Trommelbremse

One-sided mounting results in an unbalanced load on the front fork, potentially leading to handling issues. The load on the fork is heavy because the reaction arm takes up the torque from braking at a relatively short distance from the hub. However, a drum brake does not tend to pull the front hub out of the fork like a disc brake, because the backing plate and drum are both connected to the axle, Forces from the brake shoes and drum are equal and opposite at the axle and cancel each other out, so the reaction arm resists only torque. As mentioned, with a strong front drum brake, though, the torque may be enough to flex the fork, causing "brake steer" or even bending a fork blade.

It goes without saying that the cable to any front hub brake on a suspension fork must be run in housing, but the cable to a front hub brake with a rigid fork must also be run in housing, because flexing of the fork during braking can tighten an open cable and lock the brake.

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

 

Older brake-shoe linings generally contain asbestos, which causes lung cancer. Avoid breathing the dust from these linings.

And, as mentioned, typical drum brakes do not dissipate heat well enough to avoid brake fade or vaporizing the grease in the hub bearings, if used for speed control on long downhills.

Montage und Wartung

A drum brake that is integral with the hub must of course be built into a wheel. The spokes must be crossed on the brake side of the hub to withstand the torque from the hub. A low cross number may be needed to avoid an excessive rim entry angle with a large-diameter of the drum and small wheel.

Most drum brakes use the same brake levers as caliper brakes. Some may work better with longer-travel levers, but also note the pulley trick described below.

The cable, as already mentioned, must run in housing to a front drum brake, but an open cable may run to a rear drum brake.

Apply the brake when tightening down the locknut that secures the brake-shoe backing plate. If an open cable runs to the brake, you will need to use another cable (in housing) for this step, as the left axle nut must still be loose. This step centers the brake shoes so they contact the drum evenly and equally.

Tighten the axle nuts and reaction arm in steps, so they don't cause each other to bind before reaching their final positions. The reaction arm must be securely bolted to a part of the fork or frame capable of resisting the torque. Attachment should be with a clip that cinches tightly and prevents the reaction arm from rotating even a little bit if the brake is applied when the bicycle is facing uphill or rolling backward. Repeated back-and-forth motion of the reaction arm will loosen the axle nuts. Some bicycles have a "Pac Man" fitting on the left chainstay, so the reaction arm can simply be slid into and out of position; and also, there may be a quick release for the cable.

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

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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