Fahrrad: Kräfte an der Handbremse 19.01.2012, 15:43

Zeichnung Cantileverbremse, Vorschaubild

Cantilever ist der englische Begriff für einen einseitigen Hebel. Die Bremsarme von Cantilever-Felgenbremsen sind an Sockeln auf der Fahrradgabel gelagert. Wie wirken die Kräfte an dieser Bremse?

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Kräfte an der Fahrrad-Handbremse
Cantileverbremse

Mechanisch betätigte Fahrradbremsen sind
- die Seitenzugbremse
- die Mittelzugbremse
- die Cantileverbremse
- die V-Bremse.

Die hier dargestellte Cantileverbremse hat gegenüber ihren Vorgängerinnen einige Vorteile:
- Sie besitzt ein günstiges Übersetzungsverhältnis am Bremshebel.
- Sie überträgt hohe Bremskräfte auf die Felge.
- Ihre kurzen Hebelarme machen sie verwindungssteif und unempfindlich gegen Verschmutzung. Die Bremsarmlager sind in den an der Vordergabel angeschweißten Sockeln festgeschraubt.
- Cantileverbremsen lassen sich problemlos entspannen, wenn man den Kabelnippel aus dem geschlitzten Ende des Bremsarms herausnimmt.
- Jeder Bremsarm hat eine eigene Rückholfeder. 

Die Bremsarme der Cantileverbremsen werden so auf die Bremssockel montiert, dass die Rückholfeder in einer Bohrung des Sockels verankert werden kann. Das andere Ende der Rückholfeder hat eine Gegenhalterung im Bremsarm. Das Bremsarmlager wird mit einer Schraube am Bremssockel befestigt.

(Cantilever ist ein häufig benutzter englischer Fachbegriff und bedeutet »Ausleger, Kragarm« u. v. Andere) 

Kräfte an der Cantileverbremse 

Wird auf das Mittelseil die Kraft FM ausgeübt, dann entstehen in den Querzügen die Kräfte FQ und die Bremsklötze drücken mit FBr auf die Felgen. 

1. Bremsarm: Welches Übersetzungsverhältnis hat der Bremsarm grob überschlagen? 
a) 2,5 : 1    b) 2,0 : 1     c) 1,5 : 1    d) 1 : 1? 

Lösungsvorschlag

1. Richtig ist c)

2. Bei gegebener Mittelseilkraft FM soll die Kraft FBr ermittelt werden, die von den Bremsbelägen auf die Felge ausgeübt wird. 

Gegeben: FM = 230 N; Spreizwinkel α = 90°; α/2 = 45° 
Gesucht: FBr

Lösungsvorschlag

cos α/2 = FM : FQ ––> FQ = FM : cos α/2 =

FQ = 230 N : 0,707 = 325,3 N

Hebelgesetz 

Linker Bremsarm: Mli = Mre

FBr • a = FQ • b 

FBr = FQ • b : a = 325,3 N • 65 mm : 42 mm

FBr = 503,5 N 

3. Es soll zeichnerisch festgestellt werden, wie sich beim Bremsen die Querzugkräfte FQ bei unterschiedlichen Spreizwinkeln α1 und α2 verhalten.  
Gegeben:
FM1 = FM2 = 500 N;
α1 = 100°; α2 = 80°
Gesucht: FQ1 und FQ2 

Lösungsvorschlag:  

Je kleiner der Gesamt-Spreizwinkel α wird, desto kleiner wird die Querzugkraft.

4. (Schwierig!)
a) Machen Sie den linken Bremsarm frei. Die Federrückholkraft soll nicht berücksichtigt werden. 

b) Zeichnerisch: Bei gegebener Bremsnormalkraft FBr = 500 N soll die Querzugkraft FQ und die Bremsarm-Lagerkraft ermittelt werden.

Lösungsvorschlag

a) Bremsarm freigemacht 

b)

Die Skizze unten ist für die Verwendung in Arbeitsblättern gedacht. 

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