Techniktips Bremsen

Inhalt:

1.1 Handkraft
1.2 Hebelübersetzung
1.3 Reibung im Zug
1.4 Reibfaktor
1.5 Reifenhaftung
1.6 Dosierbarkeit
1.7 Wohin mit der Wärme?

2. Auswahl der Bremse

2.1 Bremsgriffe
2.1.1 Rennlenker
2.1.2 Mountainbike Lenker

2.2 Seilzugbremsen
2.2.1 Seitenzugbremsen
2.2.2 Cantileverbremsen
2.2.3 U-Brakes
2.2.4 V-Brakes
2.2.5 Arai Trommelbremsen
2.2.6 Resumeé mit Seilzugbremsen

2.3 Hydraulik
2.3.1 Magura Felgenbremsen

2.4 Scheibenbremsen

3. Brakebooster

4. Dank

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1. Ein wenig Physik

Bremsen verwandeln kinetische Energie mit Hilfe von Reibung in Wärme.
Reibung = µ * Normalkraft.

µ ist der Reibungskoeffizient und hängt vom Material von Felge und Bremsgummi ab.
Normalkraft ist die Kraft, mit der das Bremsgummi auf die Felge gedrückt wird.

Hier sind ein paar wichtige Punkte, die die Bremsleistung beeinflussen.

die Handkraft
die Hebelübersetzung
die Reibung im Zug.
der Reibfaktor µ
die Reifenhaftung

Dann bleibt nur noch die Frage offen:

Wohin mit der Wärme?

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1.1 Handkraft

Die Handkraft ist begrenzt. Du kannst ja mal mit beiden Händen eine Personenwaage zusammendrücken. Zeigt sie 30 kg? Dann solltest Du die beste Bremse montieren, die Du kriegen kannst. 60 kg sind wohl normal. Bei mir zeigt sie 110 kg.

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1.2 Hebelübersetzung

Ein paar Voraussetzungen für eine vernünftige Hebelübersetzung:

Ich muß die Bremshebel gut greifen können.
Das Bremsgummi muß einen Mindestweg zurücklegen, sonst schleift es dauernd.
Die Elastizitäten im System und der Bremsgummiverschleiß müssen für den Mindestweg berücksichtigt werden.

Mit diesen Überlegungen liegt die Gesamtübersetzung mehr oder weniger fest. Trotzdem sind nicht alle Bremssysteme gleich.

Was wäre jetzt ein vernünftiges Ziel?

Die Elastizitäten sollten sehr klein sein. Ein Hebelweg ist dann noch vorhanden, doch man kann den Bremshebel kraftvoll ziehen, ohne daß er am Lenker anschlägt.
Bis das Bremsgummi auf die Felge trifft, soll wenig Hebelweg viel Bremsgummiweg erzeugen.
Wenn das Bremsgummi an der Felge angekommen ist, soll der Hebel viel Bremsgummiandruckkraft erzeugen.

Wirklich erreicht werden Punkt 2 und 3 gleichzeitig von keiner mir bekannten Bremse. Bei den besten Bremsen auf dem Markt geht es nach dem Auftreffen der Bremsgummis mit der gleichen Übersetzung weiter wie vorher (Magura und V-Brake). Bei Cantis verändert sich die Übersetzung durch das Seildreieck in die verkehrte Richtung.

Bezüglich Elastizität hat das nach meiner Erfahrung weit überlegene System Hydraulik und kommt von Magura. Hinten liegen die Seilzugbremsen hoffnungslos abgeschlagen. Unser Listenmitglied Andreas Hein hat dazu eine sehr interessante Rechnung mit erschreckendem Ergebnis aufgestellt.

Vorne ziehen gut eingestellte Seilzugbremsen mit Magura gleich, doch man muß weiter denken.

Die Hebelübersetzung findet in zwei Stufen statt:

Der Hebelweg wird im Bremshebel in Seilzug oder gepumpte Ölmenge umgesetzt.
An der Bremse wird Seilzugweg oder Ölmenge in Bremsgummiweg umgesetzt.

Seitenzugbremsen sind ein Beispiel für Bremsen, bei denen fast die gesamte Übersetzung am Bremshebel gemacht wird. Bei Cantis liegt schon ein größerer Anteil bei der Bremse. V-Brakes haben den größten Anteil an der Bremse. Es scheint fast, je größer der Anteil der Hebelübersetzung, der an der Bremse anfällt, desto besser ist die Bremse; zumindest gibt es einen deutlichen Unterschied.

Je kleiner die Übersetzung im Hebel, desto größer ist der Zugweg und desto kleiner ist die Kraft, die von dem Seilzug übertragen werden muß. Der Seilzug preßt sich in jeder Krümmung gegen den Außenzug. Das heißt, mit steigender Seilzugkraft steigt auch die Reibkraft. Außerdem wird der Seilzug in die Länge gezogen und der Außenzug gestaucht. Auch das ist von der Seilzugkraft abhängig. Hier liegt ein Systemvorteil von Cantis und vor allen Dingen von V-Brakes. Doch der Bremshebel muß auch für diese Bremsen gemacht sein! Wenn der Zugweg mit Hilfe einer Zwischenübersetzung kurz vor der Bremse nocheinmal übersetzt wird, nutzt es weniger, als wenn diese Zwischenübersetzung direkt hinter dem Bremshebel sitzt.

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1.3 Reibung im Zug

Das, was an Kraft hinten rauskommt, ist das was vorne reingeht minus der Reibung im Zug.

Auch in dieser Beziehung ist Hydraulik vorne. Die Reibung ist nur als Strömungsverlust spürbar. Sobald kein Öl mehr fließt oder die Ölgeschwindigkeit gegen Null geht, sprich das Bremsgummi an der Felge angekommen ist, geht die Reibung auch gegen Null. Der Druck wird hydrostatisch übertragen.

Es gibt Seilzugbremsen, die versuchen, diesen Nachteil durch einen sich selbst verstärkenden Mechanismus aufzuholen. Zum Beispiel die Petersen SE oder Bremsgummis, die aus zwei Keilen bestehen und sich selbst verklemmen. Diese Bemühungen sind bezüglich Bremswirkung von Erfolg gekrönt. Doch die Dosierbarkeit leidet darunter und es wurde schon von Fällen berichtet, in denen selbstverstärkend zu selbstblockiernd mutiert ist und die Bremse die Cantisockel abgerissen hat (waren natürlich schlecht angelötet! Oder?). Es gibt Leute, die meinen, das sei letztendlich auch der Grund warum diese Bremsen vom Markt verschwunden sind. Die Ersatzteilversorgung dürfte mit der Verbreitung korrelieren.

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1.4 Reibfaktor

Reibung = µ * Normalkraft; µ hängt ab von dem Bremsgummi und der Felge. In der Anleitung der Magurabremse ist ein Vergleich, mit welchen Bremsgummis sich welche Verzögerungswerte erreichen lassen. Die einfachen unbeschichteten und nicht eloxierten Felgen haben die Nase vorne!

Mit einer Mavicfelge mit Keramikbeschichtung lassen sich trocken 8,12 m/sec² und naß 5,45 m/sec² erreichen. Das ist doch gar nicht schlecht oder? In der Tat, das ist wesentlich mehr, als die meisten harteloxierten Felgen hergeben.

Mit einer Alesa ohne Eloxierung und ohne Beschichtung sind es 9,26 m/sec² beziehungsweise 6,7 m/sec²! (gemessen nach DIN 79100)

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1.5 Reifenhaftung

Haftgrenze = µo * Normalkraft (µo = Faktor für Haftreibung). Die Normalkraft ändert sich beim Bremsen. Das Vorderrad wird stärker belastet, das Hinterrad wird entlastet. Bei Solos kann es bei heftigem Bremsen vorkommen, daß das Hinterrad abhebt. Die gesamte Bremsleistung wird dann vom Vorderrad gebracht. Beim Tandem ist es jedoch unmöglich, das Hinterrad beim Bremsen abheben zu lassen. Der Radstand ist einfach zu groß. Deshalb ist die Hinterradbremse beim Tandem wichtig. Die potentielle Bremsleistung des Hinterrades kann ich mit meiner Handkraft von über 50 kg pro Hand nur mit einer Hydraulikbremse ausschöpfen. Alle Seilzugbremsen, die ich probiert habe, hatten zuviel Verluste.

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1.6 Dosierbarkeit

Eine Bremse ist gut dosierbar, wenn eine Änderung am Bremshebel sofort eine Änderung der Bremskraft bewirkt. Von der Zeitschrift Tour wurden Experimente zu dem Thema gemacht. Es wurden nur Rennbremsen untersucht, und das auch nur vorne. Es waren nur hochwertige Bremsen im Test. Das Beste von Campagnolo und Shimano. Zum Vergleich wurde eine Magura Rennbremse genommen, die aber nicht mehr hergestellt wird. Auch wenn es nicht gerade die typischen Tandembremsen sind, die Ergebnisse sind heftig und aufschlußreich.

Bei Seilzugbremsen muß die Handkraft über 50% verringert werden, damit sich der Anpreßdruck der Gummis ändert. Und das vorne! Wie sieht das erst hinten am Tandem aus?
Bei Hydraulik erfolgte eine Reaktion nach nur 14% Änderung der Handkraft.

An den Bremszangen liegt der krasse Unterschied nicht. Die Seilzugbremsen haben zwei Hebelarme, die von einem Seilzug zusammengezogen werden. Die Magura Rennbremse hat zwei Hebelarme, die von einem Hydraulikkolben auseinandergedr,ckt werden. Der wesentliche Unterschied liegt weniger in der Bremszange, sondern vielmehr darin, wie die Kraft zur Bremszange kommt. Seilzug kontra Hydraulik. Tour urteilt: Bei Rennbremsen gibt's noch viel zu verbessern. Ich meine, das Tandem braucht keine Rennbremsen. Wir können uns auf dem Hydrauliksektor der MTB-Bremsen bedienen.

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1.7 Wohin mit der Wärme?

Die Kinetische Energie wird in Wärme umgesetzt. Die Wärmemenge hängt von der Geschwindigkeit ab, die man vorher gefahren ist. Trotzdem ist die maximale Temperatur nicht immer gleich. Das Bremsgummi und die Felge werden heiß. Je kürzer der Zeitraum ist, in dem die Wärmemenge anfällt, desto weniger Zeit hat die Felge, die Wärme an die Umgebungsluft abzugeben, desto höher wird die Temperatur. Das kann durchaus dazu führen, daß es anfängt nach verbranntem Gummi zu stinken. Der Schlauch sitzt innen direkt an der heißen Felge. Bei einer Gewaltbremsung aus hoher Geschwindigkeit wird er ankokelt und bekommt ein Loch - ich habe es schon erlebt. Deshalb benutzen viele bei langen Abfahrten eine Trommelbremse als Zusatzbremse. Doch ich kann auch ohne Trommelbremse dazu beitragen, die Temperatur in Grenzen zu halten. Lieber etwas früher bremsen und vor allen Dingen vorne und hinten gleich stark bremsen hilft! Auch das spricht wieder für eine leistungsfähige Hinterradbremse.

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2. Auswahl der Bremse

2.1 Bremsgiffe

Welchen Lenker fährst Du?

2.1.1 Rennlenker:

Hydraulikbremsgriffe für Rennlenker gibt es von Magura. Sie sind das Beste, was in den letzten Jahren an Rennbremsgriffen auf den Markt gekommen ist. Die Dinger sind ausgereift und langzeiterprobt. Sie passen nur zu Magurabremsen. Eine Kombination mit z.B. der Wendler Hydraulik-V-Brake ist wegen unterschiedlichem Ölkolbenhub nicht möglich. Bremsschaltgriffe à la Campa oder Shimano sind mir für Magura nicht bekannt.

Rennbremsgriffe für Seilzugbremsen erfordern mehr Gedanken. Normale Rennbremsgriffe ziehen etwas mehr als einen Zentimeter Kabel ein und eignen sich mehr oder weniger nur für Rennbremsen. Speziell für Tandems gibt es Rennbremsgriffe (z.B. Diacompe), die mehr Kabel einziehen. Mit denen lassen sich auch Cantis gut bedienen (vorne praktisch, hinten leider nur theoretisch). Ein Rennbremsgriff, der genug Kabel einzieht um V-Brakes zu betätigen ist mir nicht bekannt.

Wenn möglich, sollte der Bremshebel genau soviel Kabel einziehen, wie es für die gewählte Bremse nötig ist. Es gibt diverse Zulieferteile, die den Kabeleinzug von Bremshebeln vergrößern können. Diese Teile werden irgendwo zwischen Bremse und Bremshebel montiert. Sie sind eine Behelfslösung, wenn der Zugweg von Bremshebel und Bremse nicht zusammen paßt. In der Regel werden sie benutzt, um den Zugweg zu vergrößern. Sie sollten möglichst nahe am Bremsgriff montiert werden. Sie bringen weniger, wenn sie nach viel Reibungs- und Dehnungsverlusten direkt vor der Bremse montiert werden. Wenn der Zugweg des Bremshebels zu groß ist, sind diese Zugwegumsetzer die ideale Besetzung. Dann sollten sie kurz vor der Bremse montiert werden, um erst auf den letzten Zentimetern von viel Weg auf viel Kraft umzusetzen.

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2.1.2 Mountainbike Lenker

Eigene Erfahrungen habe ich hier keine. Doch die Auswahl an Bremssystemen scheint mir groß zu sein.

Die leistungsfähigere Alternative ist auch hier die Hydraulik. Für MTB-Lenker gibt es Magurahebel in verschiedenen Varianten für Felgen- und Scheibenbremsen. Von Wendler gibt es Hebel für Hydraulik-V-Brakes ...

Für Seilzugbremsen wie Cantis und V-Brakes findet sich leicht der passende Bremsgriff. Doch auch mit richtigen MTB-Bremsgriffen sind viele Tandemfahrer mit der Bremsleistung seilzugbetätigter Hinterradbremsen unzufrieden.

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2.2 Seilzugbremsen

Wie schon gesagt, bei Seilzugbremsen müssen Bremsgriffe und Bremsen zusammen passen. Die Bremsgriffe haben eine Hebelübersetzung und ziehen jeweils eine bestimmte Menge Kabel ein, bevor sie am Lenker anschlagen. Dieser Kabelzug wird an der Bremse nochmal mit einer Hebelübersetzung in Bremsgummiweg umgesetzt. Wenn Hebel und Bremse nicht zusammenpassen, sind entweder die Betätigungskräfte zu groß, oder die Bremsgummiwege zu klein.

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2.2.1 Seitenzugbremsen

Seitenzugbremsen eignen sich bei Solos nur für Rennräder mit schmalen Reifen. Bei etwas dickeren Reifen werden die Arme zu lang und die Bremse wird weich. Für Tandems sind sie gänzlich ungeeignet - es sei denn, man beschränkt die Fahrt auf beschauliche Feldwege in Holland.

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2.2.2 Cantileverbremsen

Cantileverbremsen gibt es schon lange. Sie erfordern einen größeren Seileinzug. Die Bremsarme stützen sich direkt an der Gabel und am Hinterbau ab. Dadurch können sie wesentlich steifer gebaut werden als Seitenzugbremsen. Durch Brakebooster können die Bremsen nocheinmal steifer gemacht werden. Vorne lassen sich dann erstklassige, maguramäßige Verzögerungswerte erzielen! Dafür muß man darauf achten, daß der Querzug möglichst flach verläuft. Je spitzer der Querzug wird, desto kleiner werden die effektiven Hebelarme und die Kräfte im Querzug.

Da es vorne so gut klappte, habe ich lange nach Verbesserungen für hinten gesucht. Leider erfolglos. Doch selbstverstärkende Bremsen sollen Abhilfe schaffen. Langzeiterfahrungen an Tandems liegen noch nicht vor und bei Solos sollen solche Bremsen schon Cantisockel abgerissen haben (natürlich schlecht angelötete?!?). Also, mir fallen da Probleme noch und n^cher ein und ich mag mir nicht beim Bremsgummi und Felgenkauf überlegen, ob der Reibwert nicht zu groß wird und Selbstblockade droht. Wer mag, soll Testfahrer spielen, für ein Produkt, daß es auf dem Markt praktisch nicht mehr gibt.

Der Drehpunkt der Cantis, wie auch der V-Brakes hat auch einen Nachteil. Wenn die Bremsgummis verschleißen, wandern sie nach unten über die Felgenkannte. Die Bremsgummis müssen deshalb regelmäß neu eingestellt werden.

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2.2.3 U-Brakes

U-Brakes bestehen im wesentlichen aus zwei Bananen. Am unteren Ende sind die Bremsklötze festgeschraubt. In der Mitte sitzen sie auf Sockeln, die ungefähr auf Reifenhöhe am Rahmen angelötet sind. Darüber sind die Bananen nach innen gebogen. Die Enden der Bananen sind wie bei den alten Mittelzugbremsen mit einem Querzug verbunden.

U-Brakes wurden meist hinten verbaut. Sie taugen etwas weniger als Cantis. Bei Solos ist das nicht so schlimm, weil man dort hinten sowieso nur sehr wenig bremsen kann. Im Gegensatz zu Cantis wandert das Bremsgummi bei Verschleiß zum Reifen. Doch der Effekt ist nicht so stark, da der Drehpunkt weiter innen liegt. Das Problem ist, daß sie einen eigenen Anlötsockel haben. Doch Michael Martin hat einen Weg gefunden, Maguras auf diesen Sockeln zu befestigen.

Man mufl das Langloch des Evolutionadapters von Magura auffräsen, und zwar von 8 mm auf 9 mm. Zusätzlich mufl es auch 1 mm länger gefräst werden. Der Rest sollte noch gut halten. Der Brake Booster der U-Brake läßt sich auch für die Maguras weiterverwenden. Langstreckenerfahrung hat Michael damit noch nicht gemacht. Doch von der Bremswirkung der neuen Maguras ist er begeistert.

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2.2.4 V-Brakes

Von V-Brakes werden Wunderdinge berichtet, was die Verzögerung und die Bedienkräfte angeht.

Vorne habe ich es nicht probiert. Die Bremse vorne funktionierte schon mit den Sachs Cantis überzeugend. Hinten habe ich V-Brakes probiert. Die Bremswirkung war enttäuschend. Es bringt mehr, den Fuß auf der Straße schleifen zu lassen! Jedenfalls mit den Diacompe Tandembremsgriffen und Maxx Cycles V-Brakes. Wahrscheinlich liegt es daran, daß das Bremsgummi weiter von der Strebe weg montiert wird, als bei den Sachs New Success Cantis. Der Hinterbau wird aufgebogen und der Bremshebel schlägt am Lenker an, lange bevor die Bremsgummis mit der erforderlichen Kraft auf die Felge drücken. Ein einfacher Brakebooster brachte kaum Verbesserung.

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2.2.5 Arai Trommelbremse

Die Arai Trommelbremse wird gerne als Zusatzbremse am Hinterrad montiert. Sie verhindert bei langen Abfahrten das Überhitzen der Felgen und damit manches Loch im Schlauch. Doch dafür heizt sie die Nabe krätig. Schon mancher hat sich über heißes Fett und Öl gewundert, das aus seiner Nabe tropfte.

Im Gegensatz zu Felgenbremsen müssen Trommelbremsen auch Drehmoment von der Nabe auf den Reifen übertragen. Das gilt natürlich auch für Scheibenbremsen. Die Speichen werden dadurch stärker belastet. Das gleiche gilt f,r die Nippellöcher in den Felgen.

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2.2.6 Resumeé mit Seilzugbremsen:

Mit Seilzugbremsen läßt sich bei guter Abstimmung zwischen Bremshebel und Cantis/V-Brakes vorne eine sehr gute Bremsleistung erzielen. Hinten erhält man bestenfalls eine passable Zusatzbremse - zumindest mit Rennbremshebeln.

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2.3 Hydraulik

Auffällig sind die Diskussionen in der Tandem-Epost-Liste. Es kommt immer wieder die Diskussion auf, wie man Seilzugbremsen optimieren kann. Es hat sich noch keiner beschwert, daß seine Magura nicht taugt.

Hydraulik hat prinzipielle Vorteile. Die Reibung fällt weg. Sie ist nur noch als Strömungsverlust bemerkbar. Sobald der Druckpunkt erreicht ist, fließt fast kein Öl mehr. Der Druck wird hydrostatisch übertragen. Dadurch kann die Ölleitung so oft gekurvt werden, wie man mag. Wenn sie lang genug ist, kann man sie auch spiralförmig um das Oberrohr wickeln.

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2.3.1 Magura Felgenbremsen

Ein Pionier bei den Hydraulikbremsen ist Magura. Magura hatte schon bei Motorradbremsen lange Erfahrungen gesammelt, bevor sie eine Fahrradbremse auf den Markt gebracht haben - und das ist auch schon eine Weile her. Dementsprechend gibt es Maguras, die schon seit 10 Jahren ihren Dienst tun. Bis auf regelmäßiges Wechseln der Bremsklötze fällt keinerlei Wartung an. Zum Nachstellen der Bremsen gibt's eine Schraube am Bremsgriff.

Auch für Maguras sind Brakebooster unbedingt zu empfehlen. Wenn sie richtig ausgelegt sind, wird damit die hintere Bremse fast so steif wie die vordere. Sie kann im Zweifelsfall locker das Hinterrad blockieren und ist trotzdem sehr gut dosierbar. Eine Zeichnung von selbstgemachten Brakeboostern für die Magura ist im Kapitel Brakebooster. Der einzige theoretische Nachteil der Magurabremsen ist die Ersatzteilversorgung unterwegs. Doch viele Magurafahrer bestätigen, daß sie noch nie etwas an den Bremsen reparieren mußten, und durch den Mountainbike Boom steigt ihre Verbreitung. Bei den Manufakturrädern gehören sie inzwischen auch zum Standard. Und was hindert mich, unterwegs als Notreparatur in Katlaydu eine preiswerte Cantibremse zu montieren?

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2.4 Scheibenbremsen

Über Scheibenbremsen hat Andreas Doll seine Erfahrungen zusammengeschrieben.

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3. Brakebooster

Fast alle Bremsen, die wirklich etwas taugen, werden auf Cantisockeln montiert. Diese Sockel biegen sich jedoch mehr oder weniger nach außen, wenn das Bremsgummi auf die Felge gedrückt wird. Dieses Biegen ist in der Hauptsache ein "Aufdrehen". Das "Aufweiten" des Hinterbaus oder gar der Gabel ist der kleinere Anteil.

Dagegen kann man mit einem Brakebooster effektiv etwas tun. Dadurch lassen sich die maximalen Bremskräfte vergrößern. Das bedeutet nicht, daß die Betätigungskräfte sinken. Nur hat man die Chance, große Kräfte überhaupt aufzubringen, bevor der Bremshebel am Lenker anschlägt.

Oberstes Ziel für Brakebooster ist es also, die Bremse steif zu machen. Das Einzige was da wirklich hilft, ist viel Material. Es macht nicht einmal einen Unterschied, ob man Stahl oder Alu nimmt. Die Steifigkeit von Stahl ist etwa 3x so groß, wie die von Alu, das spezifische Gewicht auch. Carbon bringt höchstens etwas, wenn es richtig fett wird. (Steifigkeit ist etwas anderes als Festigkeit. Wenn Du nachschauen willst, vergleiche den E-Modul der verschiedenen Werkstoffe; nicht die Zugfestigkeit oder die 0,2% Dehngrenze oder ...) Mit diesem Wissen kannst Du Dein Huf-Alu getrost selber entwerfen und mit der Stichsäge aussägen. Die Vorlage für ein Magura Huf-Alu, die Du hier findest, ist steifer und schwerer, als alles, was ich je im Laden gefunden habe. Mit diesem Huf-Alu aus 5 mm Alublech ist meine Hinterradbremse fast so steif, wie die Vorderradbremse.

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4. Dank:

Ich möchte mich herzlichst bei allen Korrekturlesern bedanken.

Wenn jemand noch Erfahrungen mit anderen Bremssystemen beisteuern kann, ergänze ich gerne das eine oder andere Kapitel. Ich habe weder Erfahrungen mit MTB-Lenkern noch mit Scheibenbremsen. Seine Erfahrungen mit Scheibenbremsen hat Andreas Doll auf eine konkreten Anfrage von Thomas beschrieben. Sie sind schwerer, dafür weit weg vom Dreck und kokeln keine Löcher in den Schlauch.

Copyright: Georg Böger <georg@tandem-fahren.de>
Für den privaten Gebrauch kannst Du es kopieren. Wenn Du das ganze oder Auszüge davon gewerblich nutzen willst, frag nach.

Letzte Änderung: 1.5.00