Fahrradtechnik

Schaltung

Schaltbremsgriff

Viele Fahrräder verfügen über eine Gangschaltung zur Veränderung der Antriebsübersetzung. Die wichtigsten Typen sind Kettenschaltung und Nabenschaltung (auch kombiniert).

Aktuelle Fahrradmodelle erreichen mit einer Kettenschaltung bis zu 30 Gänge. Wegen konstruktionsbedingter Überschneidungen ergeben sich daraus aber nur ca. 15 echte Übersetzungen von denen wiederum nur 12-13 nutzbar sind. Die Schaltabstufungen sind niemals linear. Kettenschaltungen unterliegen einem sehr hohen Verschleiß, normale Materialien halten selten länger als 1.500 km (Kette) bzw. 3.000 km (Kranz). Erst im Hochpreisbereich erreicht man Laufleistungen von über 10.000 km.

Nabenschaltungen werden heute mit 3 bis 14 Gängen angeboten. Bei den deutschen und taiwanesischen Modellen sind diese annähernd linear, die japanischen Naben sind es im oberen Gangbereich nicht. Gesamtgewichtsvergleiche (inkl. Speichen- und Felgengewicht) ergeben mittlerweile einen Gleichstand mit herkömmlichen Kettenschaltungen. Eine insgesamt breitere Gesamtübersetzung (bis 526%), , Verschleißarmut und weniger rotierende Masse stehen den Nachteilen des schlechten Images und hohen Preises entgegen.

Für das System der Kettenschaltung sprechen außerdem die verringerten Reibungsverluste. Zahnblatt (vorne), Kette und Ritzel (hinten) bilden ein Getriebe mit einem Wirkungsgrad von ca. 95%, die Schaltung innerhalb der Nabe bei der Nabenschaltung ebenfalls. Zusammengenommen ergibt sich bei der Nabenschaltung ein Wirkungsgrad von lediglich ca. 90%.

Bremsen

Bei Fahrradbremsen gibt es verschiedene Bauformen. Weder eine Scheibenbremse noch die Verwendung einer Hydraulik als Kraftübertragungsmedium sind ein Garant für gute Bremswirkung. Die gesamte Bremsanlage muß korrekt montiert und richtig eingestellt sein. Dies ist bei minderwertigem Material mitunter bauartbedingt unmöglich.
Zur Kraftübertragung bei Felgen- und Scheibenbremsen (die sich im Prinzip nicht unterscheiden) setzen sich neben dem Bowdenzug zunehmend hydraulische Systeme durch. Gestängegetriebene Gummiklotzbremsen findet man nur noch an alten Tourenrädern.

Scheibenbremse

Die Bezeichnung Scheibenbremse ist beim Fahrrad nur für die vom Motorrad bekannten Metallscheiben welche an der Nabe befestigt sind, üblich. Technisch gesehen sind aber alle Felgenbremsen Scheibenbremsen.

Felgenbremse

Bei den Felgenbremsen unterscheidet man zentral angebrachte, einteilige Felgenbremsen wie sie z. B. an Rennrädern angebracht sind und zweiteilige Cantileverbremsen. Die extrem kurz gebaute Rennbremsen erreichen hohe Bremsleistungen, die einige Jahre gebräuchlichen Delta-Bremsen waren zu schwer und wiesen zu hohe Reibungswerte auf, waren aber beliebt weil sie als 'schick' angesehen wurden und Anfang der 90er Jahre der Besitz von Bauteilen der Firma Campagnolo noch ein Statussymbol war. Durch Abrieb werden die Wände der Felgen dünner, was bis zum Totalversagen der Felge (Bruch, siehe Foto) führen kann.

zentral angebracht

Bei diesem Typ sind oder waren folgende Bauarten üblich:

Mittelzugbremsen (etwas schwerer als Seitenzugbremsen, leicht und präzise einzustellen)
Seitenzugbremsen (heute fast ausschließlich übliche Bauform)
Delta- Bremsen (technisch den Mittelzugbremsen ähnlich, sehr aufwendig in Konstruktion und Verarbeitung)

Die Mittelzugbremsen waren jahrzehnte Standard bei Rennrädern, es gab sie mit Zentralgestänge (typischer Vertreter: Fa. Weinmann) sowie mit Seilzug. Mit den leichteren Seilzugbremsen konnten Laufräder, die nicht ganz exakt zentriert waren, auch korrekt gebremst werden.

Die heute üblichen Seitenzugbremsen haben sehr kleine Hebelarme, die massiven Hebel erlauben eine sehr genaue Dosierung der Bremskraft. Durch geschickte Konstruktionen verschiedener Art werden sehr hohe Bremskräfte erzeugt, was bei Rennrädern im Gebirge und Geschwindigkeiten von mehr als 100 km/h auch nötig ist.

Rennbremsen haben fast ausschließlich eine Konstruktion der Schnellentspannung, um mit einem Handgriff die Bremsklötze von der Felge zu entfernen und einen Radwechsel zu ermöglichen. Genausoschnell ist die Bremse wieder gespannt.

Cantilever-Bremse

Alle Bremsen, die auf den Cantilever-Sockeln angebracht sind, bezeichnet man als Cantilever-Bremsen. Die weitaus höchsten Bremsleistungen an Fahrrädern erreicht man mit der Schneckenbremse (auch Pedderson genannt). Ein auf dem Cantilever-Sockel angebrachtes Schneckengetriebe erhöht die Bremswirkung stufenlos bei Auftreffen des Bremsschuhs auf der Felge.

Aktuell am meisten verbreitet sind die als V-Brakes bezeichneten Felgenbremsen. Die Bremswirkung dieser Bauart ist aus geometrischen Gründen entgegen allgemeiner Meinung nicht höher als die anderer Bremsen. Vielfältige Veränderungen an Geometrie der Bremsen und Bremshebel begründen unterschiedlich starke Bremswirkung.

Weit verbreitet sind heute 2-Finger-Bremsgriffe. Bei der 'Bullet'- Serie von Campagnolo konnte man die Bremskraft durch Drehen der Griffe verändern. Bei Bremsen der alten Bauart kann man durch nahezu waagerechte Verlegung des Querzuges sehr hohe Bremskräfte erreichen. Allerdings ist eine solche Verlegung aufgrund der meist sehr dicken Reifen geometrisch meist unmöglich.

'alte Bauart' (kurze Bremshebel; nur noch an sehr preiswerten Rädern gebräuchlich)
V-Brake (lange Bremshebel; kann heute als Standard bezeichnet werden)
Pedderson (wegen Produktklagen durch zu hohe Bremsleistung ist sie in den USA verboten, wird nicht mehr hergestellt)

Trommelbremse

Aus konstruktiver Sicht ist eine Fahrrad-Trommelbremse mit der eines Motorrades identisch.

Rücktrittbremse

Rücktrittbremsen finden bei Tourenrädern mit und ohne Nabenschaltung Verwendung. Diese Bauart ist sehr robust und langlebig bei nur mäßigen Bremsleistungen.

Klotzbremse

Die Klotzbremse war lange Standard am Fahrrad. Felgenbremsen waren nur an Sport- oder Rennrädern gebräuchlich. Über einen einfachen Hebelmechanismus wird ein Gummiklotz auf den Reifen gedrückt. Die Bremswirkung ist bescheiden und wird stark vom Zustand des Reifens beeinflusst (Nässe, Schmutz). Der Verschleiß an Bremsgummi und Reifen ist sehr hoch. Sie entsprechen nicht mehr dem Stand der Technik.

Es gab Modelle mit Gestänge, später auch mit Bowdenzug. Heute sind solche Bremsen noch bei Kinderrollern und vereinzelt an Kinderfahrrädern zu finden.

Rollenbremse

Die Rollenbremse ist eine Weiterentwicklung der Trommelbremse mit Handhebelbedienung per Seilzug. Vorteile: Wetterunabhängig, kein Felgenverschleiß. Nachteile: Nur mittelmäßiger Wirkungsgrad, hitzeempfindlich.

Beleuchtung

Es gibt unterschiedliche Arten von Dynamos für Fahrräder, die den Strom für die Lampen erzeugen. Am häufigsten wird der Seitenläufer-Dynamo benutzt. Daneben gibt es Walzendynamos, Speichendynamos und Nabendynamos. Durch während der Fahrt aufgeladene Kondensatoren im Stillstand nachleuchtende Rück- und Vorderlampen erhöhen die Sicherheit. In Deutschland gibt es deshalb derzeit einen Entwurf, dies in die StVZO verpflichtend aufzunehmen. Daneben werden bei sportlichen Rädern zunehmend Batterie- bzw. Akkubetriebene Lampen eingesetzt, deren Einsatz im öffentlichen Straßenverkehr aber laut StVZO außer bei Rennrädern unter 11 kg trotzdem eine vorhandene Dynamobeleuchtung voraussetzt. Die Definition eines Rennrades unter 11 kg ist allerdings sehr verschwommen, da auch Mountainbikes diese Gewichtsgrenze weit unterschreiten können. Bei Kontrollen hat die Polizei wenn überhaupt nur selten eine Waage dabei, so dass diese Forderung praktisch nicht durchsetzbar ist. Hinzu kommen Dynamolampen, die bei Halt mehrere Minuten nachleuchten (wie oben beschrieben), die Kontrolle wird dadurch weiter erschwert.

Die passive Beleuchtung durch diverse (retro)reflektierende Materialien ergänzt die aktive Beleuchtung.

Vor der Verbreitung der elektrischen Beleuchtung setzte man Carbidlampen als Fahrradbeleuchtung ein.