Bremsen und ihre Hebel: Übersetzungsverhältnisse

[101.20]

Ganz genau "Axialkugellager". Habe ich hautnah beim Zerlegen einer 105er erlebt.

 

[101.20]

also nix mit Fett. Aha. Danke. Regelmäßig warten wie andere Kugellager auch?

Ich würde sagen so oft warten, wie Du eine Bremse eben wartest. Beim nächsten Mal schon den Magneten in der Hand

 

[LeifMichelsen]

Ganz genau "Axialkugellager". Habe ich hautnah beim Zerlegen einer 105er erlebt.

"Hautnah" --> Alle Kugeln sind dir entgegen gekommen? Gut zu wissen dass das so aufgebaut ist. Da kann man beim Zerlegen so einer Bremse mal dran denken und mit Umgebungsmaßnahmen Vorsorge treffen, um die Kugeln nicht zu verlieren...

 

[oemcomputer]

Ob das nun bei allen so ist, weiß ich nicht.
Aber sicher bei den 105 und 600 Single und Dual-Pivots von Mitte 80er bis Anfang 90er.
Bei der Dual Pivot ist aber nur der lange Arm kugelgelagert.

Ich hab da schon immer Fett drauf. Warum auch nicht?

 

[101.20]

Na, eher dass mir die Hälfte der Kugeln durch die Hände rann und auf Nimmerwiedersehen abgetaucht ist...

 

[101.20]

"Hautnah" --> Alle Kugeln sind dir entgegen gekommen? Gut zu wissen dass das so aufgebaut ist. Da kann man beim Zerlegen so einer Bremse mal dran denken und mit Umgebungsmaßnahmen Vorsorge treffen, um die Kugeln nicht zu verlieren...

Ja, das Zerlegen am Besten unter Reinraumbedingungen über einer magnetischen Schale oder so.

Wenn Die Bremse, die ich erwähnt habe, nennenswert gefettet gewesen wäre, hätte das Fett ja die Kugeln am Platz gehalten.

 

[Dukesim]

Zum Thema Dual Pivot habe ich mal etwas gerechnet, im Endeffekt ist es eine etwas größere Formel, bedingt durch die von Knobi angesprochene gegenseitige Beeinflussung der Arme.
Im Grunde ist es genau das was Knobi schon richtig macht, mit dem Sprung, dass man durch das Verhältnis der Kräfte auf die Übersetzung schließen kann( Stichwort Energieerhaltung, auch bekannt unter "Goldene Regel der Mechanik")
Im mechanischen Ersatzbild sieht man:
-rot und blau:Tatsächliche Geometrie
-grün: Kräfte und auf ihrer Wirkungslinie verschobene Kräfte
-grau: Vorherige Lage von verschobenen Kräften
-schwarz fett: Ersatzgeometrie zum berechnen der resultierenden Momente um die jeweiligen Drehpunkte, dabei werden die Hebel senkrecht zur Kraftrichtung genommen.
-schwarz dünn: Maße der Ersatzgeometrie

Annahmen durch Anschauung:
Der Zug zieht gleichermaßen an den beiden Armen:
F_Zu=F_Zo=F_Z

Genauso beim "Nocken", also der Schraube, welche die Kraft vom einen auf den anderen Arm überträgt:
F_Nu=F_No=F_N

Bei den Bremskräften gilt das gleiche, die Felge ist im Vergleich zu den Bremskräften viel zu weich:
F_Br=F_Bl=F_B


Berechnung:
Summe Momente um die jeweiligen Armdrehpunkte ist Null:
I: M_P1=0=F_Z*l_Zo+F_N*L_No-F_B*l_Bl
II: M_P2=0=-F_Z*l_Zu+F_N+l_Nu+F_B*l_Br

Nach einigen Umformungen kommt bei mir raus:
U= F_B/F_Z= (l_Zo*l_Nu+l_Zu*l_No)/(l_Bl*l_Nu+l_Br*l_No)

Damit kann man nun auch das effektive Hebelverhältnis berechnen.

 

[radjog62]

.... Auf den ersten Blick geschätzt, dürfte das Übersetzungsverhältnis einer Delta kaum deutlich über 1 : 1 liegen. Das ist ganz einfach schlecht und daran ändert sich auch nicht viel.

Vielen Dank für diese Expertise. Sie deckt sich mit meinen Er-"fahrungen". Ich war nur durch die anderen Stimmen irritiert.

Schade eigentlich, so kann man sie nur an ein Ausstellungsstück montieren.

Ich meine mal vor Jahren von dir Suntour Teile gekauft zu haben - u.a. auch die Suntour Monoplaner. Die sind um Längen wirksamer - nicht viel schlechter als meine dual pivot DA oder Campa - und immer noch in Gebrauch.

 

[Knobi]

Kugellager klingt so hochtrabend.
Ich kenn das nur von Shimano-Bremsen. Da ist das eine schwarze Plastikscheibe mit kleinen Löchern.
In diesen Löchern wiederum stecken kleine Kügelchen, deren Durchmesser (geschätzt ein knapper mm) geringfügig größer ist als der der Plastikscheibe.
Diese Plastikscheibe liegt nun auf dem Befestigungsbolzen zwischen den beiden Bremsarmen (mit Beilagscheibe). Et Voila ... Kugellager

Na ja, das ist das, was man unter einem Axialkugellager versteht - bei Shimano sogar mit sehr guter Abstützung, weil die Kugeln auf zwei versetzten Bahnen laufen. Besser geht es kaum noch...

Beim Tour-Artikel wundert mich aber vor allem, dass man dort die simplen Hebelgesetze wieder mal nicht verstanden hat.
Sheldon Brown hat sie noch schlimmer missinterpretiert, also praktisch völlig falsch; in den USA habe ich eine wissenschaftliche Arbeit dazu entdeckt (auf die Sheldon sich bezog), die einfach nur himmelschreiend falsch ist und an diversen anderen Stellen im Netz finde ich dazu auch allerlei absurden Voodoo.
Was ist an Physik aus der Mittelstufe eigentlich so schwer zu verstehen?

radjog62, da täuschst Du Dich leider. Suntour- oder Campa-Bremsen hatte ich nie allzu viele, verkauft habe ich keine. Die Deltas schneiden im Tour-Test aber immerhin mittelmäßig ab, ganz so schlimm sollte die Version mit den zusätzlichen Gelenken unten also doch nicht sein.

 

[derMicha]

Nichts.

 

[Knobi]

Zum Thema Dual Pivot habe ich mal etwas gerechnet, im Endeffekt ist es eine etwas größere Formel, bedingt durch die von Knobi angesprochene gegenseitige Beeinflussung der Arme. (...)

DUKE!!!
Wie geil ist das denn bitte?!
Und wo kommst Du auf einmal wieder her?

Danke, danke, danke!!

 

[Dukesim]

Bitte, bitte, ich freue mich über jede Anwendung der guten alten technischen Mechanik, vor allem wenn es guten alten Kollegen bei ihren Projekten hilft.

Ansonsten interessiere ich mich schon längere Zeit für Rennradbremsen, da geht es neben der Übersetzung im Bremmspunkt auch um die bei der Bewegung im "Leerlauf".
Habe da schon einiges durch: Dual Pivot(BR-5500), Single Pivot mit Verstärkungshebel (Bontrager Speed Limit) und bin nun bei der guten alten Altenburger Synchron(Patent von 1961 habe ich vorliegen ) aka Shimano BR-9000 gelandet. Habe vor der Kaufentscheidung noch die Kinematik im CAD simuliert, man muss es ja genauer wissen.
Für mich war neben der (empirisch erwiesen) guten Dosierbarkeit, der Zwanglauf(wie bei den Shimano Dual pivot: Bremse wird durch den Außenzug nicht dezentriert) und der symmetrische Belagverschleiß entscheidend.

Weiterhin viel Erfolg bei deiner Liste, es ist sogar so, dass das immer noch ein Thema ist, Shimano hat ja seit der BR-7900 auch wieder eine neue Übersetzung, das hört scheinbar nie auf.

 

[einbeiner]

Ich denke mal, dass ein Kugellager es ermoeglicht das Spiel zwischen den Bremsarmen zu minimieren ohne dabei viel Reibung zu erzeugen - das ist wohl der ganze Trick. Letztlich ist mit dem Weg des Hebels und der daraus resultierenden Belagbewegung theoretisch alles Nenneswerte bekannt. In der Praxis kommen halt noch die kraeftezaehrende Reibung und Verfoemung sowie mechanisch unguenstiges Spiel (Belaege verkanten und die Reibflaeche wird geringer) hinzu.

Was im Inneren z.B. einer hydraulischen Bremse passiert sollte eigentlich egal sein. Bei der HS33 z.B. erklaert sich die gute Bremsleistung m.E. zum einen aus guenstigen Uebersetzungsverhaeltnissen (viel Hebelweg, wenig Belagweg) und den guenstigen mechanischen Randbedingungen (Bremskoerper ist steif, spielfrei und die Belaege treffen dauerhaft schoen normal auf die Flanken). Die Hydraulik spielt ihren Vorteil aus, da in der Fluessigkeit, den Kolben und Leitungen weniger Kraft verloren geht als in sich unter Last laengenden Zuegen bzw. stauchenden Huellen.

Es hat hier mal jemanden (ich meine im Zusammenhang mit Tandems bzw. extralangen Zuegen) gezeigt, dass erstaunlich viel Kraft in der Laengung eines Zuges verloren geht.

 

[marnerch]

...
Was ist an Physik aus der Mittelstufe eigentlich so schwer zu verstehen?
...

Frage ich mich auch manchmal

 

[aledran]

Erst mal vielen Dank Knobi für dieses Thema (welches mir am Herzen liegt und zu dem ich sowieso die Absicht hatte zu schreiben) und Deine viele Arbeit bislang.
Ich freue mich immer, wenn Du Themen beginnst. War/ist immer sehr interessant und positiv ansteckend.

Bei Bremsen mit verstellbaren Zugdreieck wird die bestmögliche Ausnutzung der Hebelverhältnisse angenommen, also eine Zuganlenkung im rechten Winkel bei anliegenden Belägen.

Hier hast Du die Übersetzung im Seildreieck unterschlagen. Die Gesamtübersetzung einer Cantilever- oder sonstigen Mittelzugbremse ab dem Bremszug (Widerlager) ergibt sich aus der Übersetzung durch das Seildreieck und der Übersetzung durch die eigentlichen Hebel:
i ges = i seildreieck * i hebel
= 2*cos (alpha/2) * (L last / L Kraft)

Dazu ein paar theoretische Werte/Überlegungen:

• bei alpha = 180 Grad geht die Übersetzung "i seildreieck" gegen Null, dass heißt extrem hohe Kraft bei nahezu keinem Weg (analog zum Kniehebel)
• bei alpha = 120 Grad ist "i seildreieck" = 1, dass heißt F Querzug = F Seil und somit ergibt sich i ges = i hebel
• bei sehr kleinen alpha (wie näherungsweise bei früheren Mafac Cantis) nähert sich "i seildreieck" dem Wert 2, dass heißt F Querzug ist nur noch etwa halb so groß wie F Seil; den "Kraftvorteil", den man sich durch den Cantileverhebel "erarbeitet" hat, verliert man also "wieder"

Man bekommt durch einen flacheren Querzug also ein (kraft)günstigeres Übersetzungsverhältnis. Größere Winkel als vielleicht geschätzt etwa 130 Grad wird man aber nicht schaffen, da vorher zum Anlegen der Bremsklötze ausreichend Seil "eingeholt" werden muss. Wenn man Schutzbleche, dickere Reifen und ggf. noch einen Lampenhalter montiert hat, wird alpha noch kleiner (z.B. 100 - 115 Grad)

Nachteilig von Cantillever-Bremsen im Vergleich zu Seitenzugbremsen und V-Brakes ist, dass beim Bremsvorgang alpha abnimmt und das Übersetzungsverhältnis größer bzw. die Bremskraft kleiner wird. Das Gegenteil ist eigentlich erwünscht.
V-Brakes haben zudem den Vorteil, dass durch das größere "i" im Bremshebel die Seilkraft und damit auch die Reibung in der Bremszughülle geringer ist als bei anderen Seilzugbremsen.

Ein Rechenbeispiel aus der Praxis für ein ordentliches Übersetzungsverhältnis einer Cantileverbremse: (Shimano Deore LX von 1991 mit flacherem Querzug als oben im Foto):
alpha (Bremszeitpunkt) = 115 Grad
L Last = 30 mm (vom Rahmen abhängig)
L Kraft = 66 mm
=> i ges = 0,54 (1 : 1,86)

Ein Bespiel für ein schlechtes Übersetzungsverhältnis (ältere Mafac Canti) wäre ganz interessant. Ich habe so etwas altes aber nicht. Wer könnte die Maße beisteuern?

Ich tippe auf ein i von ca. 1,2 - 1,4.

Grüße

Alexander

 

[Knobi]

Beachte dabei aber, dass ein von 90° am "tatsächlichen Lastarm" (also zwischen den Anlenkpunkten von Bremsarm und Zug) abweichender Zugwinkel den Lastarm wieder verkürzt. Egal, ob der Winkel nun größer oder kleiner 90 ° ist, verringert dies das primäre Übersetzungsverhältnis L last / L kraft.

 

[derMicha]

derMicha, Monoplaner mit Ergos sollten einen Hauch besser funktionieren, als mit den originalen Hebeln und Wäscheleinen.
Monoplaner mit Originalhebeln: 1 : 3,9 - 5,5; an normalen Rahmen also ca. 1 : 4,7
Mit Ergos: 1 : 4,3 - 5,6, also normalerweise ca. 1 : 5
....

Ich wollte nur ergänzen, dass man mit Ergos (Record Titanium) und Monoplanern (Chorus mit originalen und ungenutzten Bremsgummis) durchaus einen schwarzen Streifen auf den Asphalt zaubern kann. Die Kombination bremst also durchaus ausreichend und mit neueren Bremsgummis wahrscheinlich noch eine ganze Ecke besser. Ich habe keinen Vergleich zu Dual-Pivot Seitenzüglern, aber so gut wie V-Brakes brems es dann doch nicht.

(Hat jemand einen Tip, welche Bremsgummis guter Ersatz für die Originalen sein könnten?)

 

[djwkyoto]

Wenn es um Chorus-Monoplaner geht: http://www.ebay.de/itm/Kool-Stop-Br..._Fahrradteile_Komponenten&hash=item19e06167a5

Überhaupt Kool Stop. Oder Swiss Stop. Hervorragende Bremsbeläge, was ich so bisher erleben konnte.

 

[derMicha]

Mit einem bisschen Schnitzen geht das evtl. Oder auch nicht. Wer weiß?

 

[Bonanzero]

Fürs Trockene hab ich die Shimano R55C entdeckt. Die sind besser als die laxenen bzw. lax-schwarzen Koolstops. Aber nur bei Trockenheit.