Scheibenbremse für Schwergewicht (ab 95 kg) auf Alpenabfahrt?

[Gelöschtes Mitglied 5374]

So verständlicher?

Anhang anzeigen 524934

Foto aus "Peter Appeltauer - Das Kleingedruckte beim Radfahren", Seite 316 Kapitel "Felgenbremse: die größte Scheibe der Welt"

Nochmal die Quellenangabe, "Das Kleingedruckte beim Radfahren - Physikalische Hintergründe ihres Radsportalltags", Autor Peter Appeltauer, erschienen im Maxime-Verlag, ISBN 978-3-931965-41-9, Hoffe, das das Zitieren so für den Forenbetreiber in Ordnung ist.

das Buch macht mich neugierig, werd ich mal bestellen. Es ist zwar nicht gerade " billig " aber für ne gute Sache ...
http://www.bookbutler.com/compare?isbn=9783931965419

 

[bartleby]

Ich sehe hier nichts, was mir widersprechen würde. Vermutlich reden wir aneinander vorbei. Wenn mir morgen mal ein paar Minuten bleiben skizziere ich vereinfacht den Momentenverlauf, damit du weisst was ich meine. Die genauen Werte müsste man nachrechnen.

Abgesehen davon gibts in der Skizze offensichtliche Fehler (oder Ungenauigkeiten) wie z.B. das die Kräfte welche in den Rahmen eingeleitet werden (blau beim Steuerrohr) bei beiden Bremssystemen unterschiedlich groß sind, das stimmt so natürlich nicht. Nur weil etwas gedruckt ist, muss es halt noch nicht stimmen....

Edit: da gibts mehrere Ungenauigkeiten in der Zeichnung, ein Mechanikprof. dürfte das nicht abgesegnet haben ;-)

 

[Wombat1986]

Abgesehen davon gibts in der Skizze offensichtliche Fehler (oder Ungenauigkeiten) wie z.B. das die Kräfte welche in den Rahmen eingeleitet werden (blau beim Steuerrohr) bei beiden Bremssystemen unterschiedlich groß sind, das stimmt so natürlich nicht. Nur weil etwas gedruckt ist, muss es halt noch nicht stimmen....

Edit: da gibts mehrere Ungenauigkeiten in der Zeichnung, ein Mechanikprof. dürfte das nicht abgesegnet haben ;-)

Jetzt wird die Diskussion intressant! Das mit den Kräften auf den Rahmen sehe ich genauso. Durch den längeren Hebelarm von Scheibe zu Steuerrohr hat man dort wohl größere Biegemomente, aber die eingeleitete Kraft muss die gleiche sein und diese sollte alleine vom Systemgewicht, der negativen Beschleunigung und der Lage des Schwerpunktes zum Radaufstandspunkt abhängen.

Zum Momentenverlauf in der Gabel:
Müsste bei der Felgenbremse das Biegemoment erst ab dem Anbindungspunkt der Bremse beginnen? Zwischen Nabe und Bremse wirken meines erachtens keine Biegemomente, oder? Bei der Scheibenbremse würden die Biegemomente dann erst ab der Anbindung des Bremssattels ansteigen. Die Gabel ist in dem Fall der Felgenbremse doch nur für die Hochlast zuständig. Das wäre dann auch die Erklärung für die sehr filigran ausgeführten Stahlgabeln, die dann auch eine federnde Wirkung haben. Bei der Felgenbremse werden die Bremskräfte über den Umfang der Felge übertragen, was bei der Scheibenbremse die Speichen tun müssen.

Wir sollten ein schönes Schnittbild erstellen

 

[bartleby]

Zum Momentenverlauf in der Gabel:
Müsste bei der Felgenbremse das Biegemoment erst ab dem Anbindungspunkt der Bremse beginnen? Zwischen Nabe und Bremse wirken meines erachtens keine Biegemomente, oder? Bei der Scheibenbremse würden die Biegemomente dann erst ab der Anbindung des Bremssattels ansteigen. Die Gabel ist in dem Fall der Felgenbremse doch nur für die Hochlast zuständig. Das wäre dann auch die Erklärung für die sehr filigran ausgeführten Stahlgabeln, die dann auch eine federnde Wirkung haben. Bei der Felgenbremse werden die Bremskräfte über den Umfang der Felge übertragen, was bei der Scheibenbremse die Speichen tun müssen.

Wir sollten ein schönes Schnittbild erstellen

Interessant ist z.B. dass bei der Felgenbremse die Kraft in die Gabel über der Bremse eingeleitet wird in der Skizze. Und dass die Momente in unterschiedliche Richtungen eingezeichnet sind. Das tut schon weh....

Das Biegemoment baut sich linear zwischen den beiden Kräften des Kraftpaares auf. Wenn ich am Nachmittag oder Abend mal kurz Zeit habe mache ich eine einfache Skizze mit Moment- und Querkraftverläufen...

 

[Gelöschtes Mitglied 6536]

Die Grafik mag fehlerhaft sein, was wohl unstrittig ist ist das bei der Felgenbremse die auftretenden Kräfte symetrisch in der Gabelkrone gehen (dem massivsten Teil der Gabel), bei der Disc-bremse hingegen einseitig an der schwächsten Stelle der Gabelscheide. Das mag bei einer 1,5 Kg gefederten MTB-Gabel egal sein, bei einer Sub 400 g Starrgabel und einem 95 Kilo Fahrer ist es das nicht.

 

[bartleby]

Die Grafik mag fehlerhaft sein, was wohl unstrittig ist ist das bei der Felgenbremse die auftretenden Kräfte symetrisch in der Gabelkrone gehen (dem massivsten Teil der Gabel), bei der Disc-bremse hingegen einseitig an der schwächsten Stelle der Gabelscheide. Das mag bei einer 1,5 Kg gefederten MTB-Gabel egal sein, bei einer Sub 400 g Starrgabel und einem 95 Kilo Fahrer ist es das nicht.

Stimmt, vor allem liegt eben schon relativ weit unten ein vergleichsweise hohes Moment an in einem Bereich wo klassische Gabelscheiden noch sehr dünn sind. Bei der Gabelkrone ist es dann einseitig "nur" noch die doppelte Belastung.

Ich habe mal kurz eine stark vereinfachte Rechnung gemacht. Kräfte usw. sind nicht Maßstabsgetreu gezeichnet. Sorry für die Schmiererei, hab nicht viel Zeit investiert:
- Gabel steht vertikal (das entlastende Moment durch Eigengewicht und Lenkwinkel wird als nicht berücksichtigt)
- Durchmesser Rad = 0,4m
- Felgenbremse greif genau beim Radius an
- Durchmesser Disc = 0,1m
- Steuerrohr wird als Einspannung 0,2m über der Felgenbremse simuliert (kann wer will wieder in ein Kräftepaar zerlegen)
- Bremskraft F_B = 400N
- Eigengewicht wird nicht berücksichtigt (würde hier auch nur eine Normalkraft ergeben)
- Es werden die Momente und Querkräfte der gesamten Gabel betrachtet. Bei der Felgenbremse teilen sich diese Kräfte auf beide Scheiden auf, bei der Disc werden sie von einer Scheide übernommen.
- Torsion etc. wird ausgelassen, wirklich nur eine simple Betrachtung
- Auflagerbedingungen wurden am Gesamtsystem ermittelt, danach wurde nur noch die Gabel ohne Rad betrachtet
- Die Bremskräfte F_Felge bzw. F_Disc ergeben sich aus einzelner Betrachtung des Rades, können aber auch aus den Auflagerbedingungen zurückgerechnet werden

Betrachtet man die Verläufe so zeigt sich:
- Über dem Punkt der Felgenbremse sind die Verläufe gleich (muss so sein, man kann ja auch "nach oben" freischneiden)
- Bei der Scheibenbremse hat man sehr großen Schub zwischen Nabe und Scheibenbremse sowie bereits ein Moment von 200 Nm, während es an dieser Stelle bei der Felgenbremse nur 320/4/2=40 Nm pro Scheide sind, also 1/5 des Momentes!

 

[Deleted76301]

Wo die Kräfte eingeleitet werden, sieht man hier - oder sollte ich besser sagen, welche Stelle am ehsten bei der Belastung kapituliert. Es bricht/biegt sich direkt an der Diskaufnahme oder etwas darüber. Vermutlich, wenn es nicht direkt an der Diskaufnahme bricht, war der Bereich etwas verstärkt worden und dann gibt halt der nächstschwächere Bereich nach.

 

[Gelöschtes Mitglied 6536]

Aua – bei der Kinesis hat man ja schon versucht die Kräfte auf eine längeres Stück der Gabelscheide zu verteilen. Das ist bei den aktuellen Gabeln ja nicht mehr der Fall, da hat man die Aufnahme minimalistisch ausgeführt.

 

[GTdanni]

Nach den Bildern bekommt man Angst.

 

[Schwarzwaldyeti]

Nach den Bildern bekommt man Angst.

Als Felgenbremser nicht.

 

[Deleted76301]

Aua – bei der Kinesis hat man ja schon versucht die Kräfte auf eine längeres Stück der Gabelscheide zu verteilen. Das ist bei den aktuellen Gabeln ja nicht mehr der Fall, da hat man die Aufnahme minimalistisch ausgeführt.

Die Kinesis ist einfach Alu-Leichtbau. Außerdem, wird da wirklich die Kraft verteilt oder das Problem nur weiter nach oben geschoben.

Ich hatte auch so eine Kinesis Crosslight Gabel:

Sie war nach Handgelkenkometer bocksteif und auch der Lenker rutschte bei starken Schlägen ein Stück tiefer (Syntace Lenker/Vorbaukombi - ich musste das Drehmoment an der Klemmung von 6 auf 8 Nm erhöhen, was zuvor an einigen anderen felgengebremsten (Cross)Gabeln nicht der Fall war). Ich bin die Crosslight davor ein paar tausend Kilometer mit einer Mini-V völlig unproblematisch gefahren (die Gabel hat Aufnahme für beide Bremsarten). Nach Umbau auf BB7 Disk kam es häufig zu Bremsrubbeln (jedoch nur bei leichten Bremsaktionen). Irgendwann nach ca. 1000 km nach einer Vollbremsung war das Bremsrubbeln auch stark bei kräftigen Verzögerungen. Bei genauerer Inspektion, endeckte ich einen Harr-riss. Der Importeur Jade-Bikes reagiere nicht auf meine Anfrage, die Gabel zur Untersuchung/Qualitätssicherung zu bekommen (war keine Reklamation, da die 2 Jahre Gewährleistung schon um waren). Ich habe Monate später die Gabel durchgesägt (damit keiner auf die Idee kommt, sie aus dem Müll zu fischen und zu verbauen ) und im Müll entsorgt.


EDIT

Ich wog/wiege übrigens 90-100 kg in den Zeitraum der Nutzung von Diskgabeln .

EDIT 2

Aktuell fahre ich eine Nox-Carbongabel - die ist nicht ganz so steif (aber steifer als Gabeln für Felgenbremsen) und das Bremsrubbeln ist weniger, aber nicht ganz weg. Dieses Bremsrubbeln ist aber vermutlich der Scheibenbremsen zuzuschreiben. In der Regel haben die Kolben (zumindest mechanischer Scheibenbremsen) und die Bremsbeläge mehr Spiel als es bei Felgenbremsen der Fall ist (Die Beläge sind fest montiert, was bleibt ist Spiel in den Gelenken oder auf dem Cantisockel. Für großes Spiel muss die Bremse aber schon schlecht konstruiert oder ausgeschlagen sein.).

 

[Gelöschtes Mitglied 6536]

Noch erschreckender als den Riss finde ich die Ignoranz des Importeurs/Herstellers.
700 g sind nun nicht gerade Leichtbau, auch nicht für eine Alugabel.

 

[Deleted76301]

Nach den Bildern bekommt man Angst.

Ich denke bei aktuelleren Gabelmodellen ist man weiter, aber dafür gibt es halt die Begrenzung auf 160er Scheiben, was bei schweren Fahren in bestimmten Fahrsituationen zu wenig ist - und sei es nur, dass die Scheiben sich durch extreme Hitzeinwirkung dauerhaft verziehen können (wobei ich hier nicht weiß, ob das Problem nur bei mechanischen Bremsen aufritt, die durch die einseitige Kolbenbetätigung die Scheibe ungleichmäßig belasten).

Ich war auf der Suche nach Gabelmodellen mit 370 (Renn) bis 400er (CX und Tourer) Einbaumaß(höhe) für 180 mm+ Scheiben. Man findet kaum welche. Eines der wenigen Gabeln ist die Velotraum Speedster Gabel (400mm). Ich möchte allerdings nicht wissen, wie steif die sich fährt. Der Speedster (Komplettrad) ist ja eigentlich als 26 Zoll Rad mit breiten/dicken Reifen und erdacht worden.

 

[Deleted76301]

Noch erschreckender als den Riss finde ich die Ignoranz des Importeurs/Herstellers.
700 g sind nun nicht gerade Leichtbau, auch nicht für eine Alugabel.

Ich auch, zumal ich lange vor meinen Defekt, nach der Ansicht der obigen Gabel (und dem Wissen, dass es 1-2 andere Fälle gibt), beim Importeur angefragt hatte, ob es ein generelles Problem gäbe.

Abgespeist wurden ich nur mit allgemeinen Text, je nach Nutzung und Belastung ... unterschiedliche Produktlebensdauer - jedenfalls nichts, was darauf hindeutet, dass man ein Problem sehen würde.

Es ärgert mich, mit 120 bis 140 € ist die Gabel ja kein Schnäppchen für eine Alugabel.


700 Gramm ist denke nicht viel für eine Alugabel mit 412 mm Einbaumaß. Damit ist sie leichter als manche Einstiegscarbongabel mit 390/400 mm+ Einbaulänge.

 

[Wombat1986]

Stimmt, vor allem liegt eben schon relativ weit unten ein vergleichsweise hohes Moment an in einem Bereich wo klassische Gabelscheiden noch sehr dünn sind. Bei der Gabelkrone ist es dann einseitig "nur" noch die doppelte Belastung.

Ich habe mal kurz eine stark vereinfachte Rechnung gemacht. Kräfte usw. sind nicht Maßstabsgetreu gezeichnet. Sorry für die Schmiererei, hab nicht viel Zeit investiert:
- Gabel steht vertikal (das entlastende Moment durch Eigengewicht und Lenkwinkel wird als nicht berücksichtigt)
- Durchmesser Rad = 0,4m
- Felgenbremse greif genau beim Radius an
- Durchmesser Disc = 0,1m
- Steuerrohr wird als Einspannung 0,2m über der Felgenbremse simuliert (kann wer will wieder in ein Kräftepaar zerlegen)
- Bremskraft F_B = 400N
- Eigengewicht wird nicht berücksichtigt (würde hier auch nur eine Normalkraft ergeben)
- Es werden die Momente und Querkräfte der gesamten Gabel betrachtet. Bei der Felgenbremse teilen sich diese Kräfte auf beide Scheiden auf, bei der Disc werden sie von einer Scheide übernommen.
- Torsion etc. wird ausgelassen, wirklich nur eine simple Betrachtung
- Auflagerbedingungen wurden am Gesamtsystem ermittelt, danach wurde nur noch die Gabel ohne Rad betrachtet
- Die Bremskräfte F_Felge bzw. F_Disc ergeben sich aus einzelner Betrachtung des Rades, können aber auch aus den Auflagerbedingungen zurückgerechnet werden

Betrachtet man die Verläufe so zeigt sich:
- Über dem Punkt der Felgenbremse sind die Verläufe gleich (muss so sein, man kann ja auch "nach oben" freischneiden)
- Bei der Scheibenbremse hat man sehr großen Schub zwischen Nabe und Scheibenbremse sowie bereits ein Moment von 200 Nm, während es an dieser Stelle bei der Felgenbremse nur 320/4/2=40 Nm pro Scheide sind, also 1/5 des Momentes!

Danke dafür Das schafft mal Klarheit. Es ist doch immer schwer sich das vorzustellen.

 

[Deleted76301]

- Es werden die Momente und Querkräfte der gesamten Gabel betrachtet. Bei der Felgenbremse teilen sich diese Kräfte auf beide Scheiden auf, bei der Disc werden sie von einer Scheide übernommen.

Nicht ganz, ein Mü kann die andere Gabelscheide mit aufnehmen, da die beiden Scheiden per Nabenachse miteinander verbunden sind.
Theoretisch müsste es weitere leichtere Vorteile geben, wenn steifere Achsen verbaut wären.

Aber, ob das wesentlich ist ?!?

In jedem Fall wäre ein System mit beidseitiger Scheibenbremse in vielerlei Hinsicht deutlich günstiger. Dann kann man sicherlich auch kleinere Scheiben verbauen. Ob sich der technische Aufwand zu einer Felgenbremse lohnt, ist dann aber wieder vom persönlichen Einsatzweck abhängig.

 

[feelthesteel]

@Nordisch hat mir jetzt mit post #87 definitiv angst gemacht ...

 

[bartleby]

Nicht ganz, ein Mü kann die andere Gabelscheide mit aufnehmen, da die beiden Scheiden per Nabenachse miteinander verbunden sind.
Theoretisch müsste es weitere leichtere Vorteile geben, wenn steifere Achsen verbaut wären.

Das ist klar, im verformten Zustand sieht es etwas anders aus. Durch Torsion der einseitigen Belastung kommt auch noch was dazu und die Krafteinleitung ist in der Realität auch nicht ganz Punktförmig usw....man kann das natürlich viel detaillierter Rechnen wenn man will . Grundlegend wird sich da aber nicht sooo viel ändern. Das entlastende Moment aus Eigengewicht und Lenkwinkel (+Vorbiegung) macht da wohl noch am meisten aus, hab ich jetzt aber absichtlich weggelassen.

@Nordisch eindrucksvolle Bilder, ich hoffe das waren nicht alles deine Räder ;-). Ich denke aber, wenn die Gabel richtig ausgelegt ist muss man sich keine Sorgen machen.

 

[Gelöschtes Mitglied 6536]

Ich denke aber, wenn die Gabel richtig ausgelegt ist muss man sich keine Sorgen machen.

Wenn sie richtig ausgelegt ist, dann sind die Gabelscheiden massiv versteift und das kostet dann den Rest Fahrkomfort den eine Starrgabel bietet. Eine Disc-Straßengabel kann nicht gleichzeitig sicher und komfortabel sein wenn sie die nötigen Reserven hat.

 

[bartleby]

Klar Irgendeinen Tod muss man immer sterben....Da ich am Disc-Allroadbike mit min. 32mm Reifen unterwegs bin ist mir die Federung der Gabel zum Glück egal. Bei einem reinen Rennrad ist das sicher anders.....