Weiss nicht, obs jemand interessiert, aber ich wollte mal wissen, wie die Kräfte sind im Vergleich Felgenbremse vs. Scheibenbremse und wie sich der Bremsscheibendurchmesser tatsächlich auswirkt und habe das mal vereinfacht durchgerechnet.
Beide Bremsarten ergeben die gleichen Kräfte am Steuerrohr (wäre auch komisch, wenns nicht so wäre, schließlich "weiss" das Steuerrohr nicht, welcher Bremstyp verbaut ist). Ebenfalls gleich ist natürlich auch das Stützmoment am unteren Steuerlager (Abweichungen in der zweiten Nachkommastelle durchs Runden).
Was unterschiedlich ist, sind die Kräfte aus der Nabe und die Kräfte aus den Bremsbelägen bzw. -klötzen. Diese sind bei einer Scheibenbremse viel höher (Torsion s. weiter unten).
160er Scheibe versus Felgenbremse bei einer Bremskraft von rund 150kg, die auf die Felge einwirken ergibt eine Last von rund 6 kN versus 1,5/2 kN an den Bremsbelägen.
An der Nabe wirken rund 7,5 kN versus 3/2 kN (Kräfte der Felgenbremse können halbiert werden, weil zwei Holme).
Wenn wir jetzt mal einen Rohrquerschnitt annehmen für einen Holm von sagen wir einfach mal D=4cm, t=2mm ergibt sich pro Holm:
A = 4,78 cm²
W = 1,7 cm³
Das Moment ist in Höhe der
Bremsbeläge:
MF = 0,99 kNm (Felgenbremse)
MB = 0,62 kdNm (Scheibenbremse)
Kurz unterhalb der Lasteinleitung, wo noch die große Querkraft wirkt und schon fast das vorgenannte Moment ergeben sich also die Spannungen:
Felgenbremse:
Sigma F = FN/A = 3,0 kN / 4,78 cm² = 0,62 kN/cm²
Sigma M = MF/W = 0,99 kNm / 1,7 cm³ = 0,58 kN/cm² *
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Sigma Gesamt = 1,20 kN/cm², pro Holm somit 0,6 kN/cm² (ich teile das um einen Vergleich zu ermöglichen erst zum Schluß auf die Holme auf)
Scheibenbremse:
Sigma B = FN/A = 7,69 kN / 4,78 cm² = 1,61 kN/cm² *
Sigma M = MB/W = 0,62 kNm / 1,7 cm³ = 0,35 kN/cm²
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Sigma Gesamt = 1,96 kN/cm² *
Was man sieht, ist, dass die Spannung 1,96 KN/cm² aus der Krafteinleitung aus der Nabe am System Scheibenbremse deutlich größer ist, auch wenn die Spannung aus dem größeren Moment bei der Felgenbremse mit 0,58 kN/cm² etwas größer ist.
Was zudem fehlt ist die Torsion, da die Scheibenbremse einseitig bremst. Ich würde erwarten, dass das die bestimmende Größe für den Gabelholm ist, insbesondere in Verbindung mit der vorgenannten deutlich größeren Spannung 1,96 kN/cm².
Was man auch sieht, ist, dass das System Felgenbremse im Prinzip das gleiche ist, wie das System Scheibenbremse, nur eben mit größerem Durchmesser. Eine Bremsscheibe mit Felgendurchmesser käme also zu obigen Ergebnisse wie die Felgenbremse vor dem Aufteilen auf die zwei Holme.
Das bedeutet, eine größere Scheibe führt zu geringeren Kräften. Warum passt das aber nicht zum praktischen Gefühl, demnach bei einer größeren Scheibe die Kräfte größer sind? Ganz einfach: Weil man mit einer größeren Scheibe deutlich stärker
bremsen kann und genau das dann auch in der Praxis macht.