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TRANSCRIPT
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Geschwindigkeiten, Verzögerungen und Beschleunigungen nicht motorisierter, ungeschützter Verkehrsteilnehmer am
Beispiel Fahrrad und Inlineskates
Diplomarbeit
Studiengang Fahrzeugtechnik
der
Fachhochschule München
2004
Manfred Bulla (Matr. Nr.: 02562599 0177)
Erstprüfer: Prof. Dipl.-Ing. Ulrich Podzuweit
Bearbeitungszeitraum: 22. März 2004 bis 30. September 2004
München, September 2004
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Diplomarbeit Manfred Bulla
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Vorwort
Auf Grund von technischen Weiterentwicklungen und dem Mangel an Literatur auf diesem
Gebiet, sah es die Firma „Gutax Unfallanalyse“ als notwendig an, hier Untersuchungen im
Rahmen einer Diplomarbeit durchzuführen. An dieser Stelle möchte ich mich bei der
Firma „Gutax Unfallanalyse“ für dieses Thema und das entgegengebrachte Vertrauen
bedanken.
Besonderen Dank verdient Herr Dipl.-Ing. Christian Schnädelbach, der mir zu jederzeit
hilfreich zur Seite stand. Des Weiteren danke ich den Herren Dipl.-Ing. Christian Hittinger
von der DEKRA, von dem ich Messtechnik zur Verkehrsfeldbeobachtung erhielt, Herrn
Prof. Dipl.-Ing. Ulrich Podzuweit von der FH-München, der diese Diplomarbeit betreut
hat, Herrn Günther Lech vom Fahrradfachgeschäft „Back to Bike“ für die Testfahrräder
und den Probanden Herrn Alexander Marsch und Frau Tanja Svajda, die mich unter
anderem bei den Verzögerungsmessungen tatkräftig unterstützt haben. Bei der
Beschaffung von Informationsmaterial bedanke ich mich besonders bei Herrn Georg
Baumstark vom Arbeitskreis Praktische Unfallaufnahme für das hohe Engagement und die
gute Zusammenarbeit.
Diese Arbeit dient Sachverständigen der Unfallrekonstruktion oder auch allgemein Kfz-
Sachverständigen und Interessenten, die sich mit Fahrrädern und Inlineskatern im
Straßenverkehr befassen, z.B. als Argumentationsmittel vor Gericht oder als
Informationsgrundlage. Nachdruck bzw. Vervielfältigung auch auszugsweise ist nicht
gestattet.
München, September 2004
Manfred Bulla
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Diplomarbeit Manfred Bulla
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Inhaltsverzeichnis Seite
Tabellenverzeichnis .......................................................................................................... VI
Diagrammverzeichnis......................................................................................................VII
Abbildungsverzeichnis...................................................................................................... IX
1. Einführung .......................................................................................................................1
1.1 Beschreibung des Problems, Begriffserklärung und Einschränkungen.......................1 1.2 Kurzüberblick zur Vorgehensweise.............................................................................2
2. Verwendete Fahrradtypen ..............................................................................................3
2.1 Das Mountainbike........................................................................................................3 2.2 Das Trekking- bzw. Tourenrad....................................................................................5 2.3 Das Rennrad.................................................................................................................6 2.4 Das Citybike ................................................................................................................7 2.5 Das etwas ältere Stadt- bzw. Straßenfahrrad ...............................................................7
3. Bremssysteme...................................................................................................................8
3.1 V-Brake........................................................................................................................9 3.2 Cantilever Bremse......................................................................................................10 3.3 Seitenzugbremsen ......................................................................................................10 3.4 Hydraulik-Felgenbremse ...........................................................................................11 3.5 Seilzug-Scheibenbremse............................................................................................11 3.6 Hydraulik-Scheibenbremse........................................................................................12 3.7 Trommelbremse .........................................................................................................13
4. Verzögerungsmessungen ...............................................................................................13
4.1 Verzögerungsmessungen mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike) .....................18 4.2 Verzögerungsmessungen mit einer V-Brake und Rücktrittbremse (Cityrad)............28 4.3 Verzögerungsmessungen mit einem Trekkingrad (V-Brake) ....................................31 4.4 Verzögerungsmessungen mit einem Mountainbike (Fully mit hydraulischen Scheibenbremsen) ............................................................................................................33 4.5 Verzögerungsmessungen mit einem Hardtail Mountainbike (Cantilever Bremse) ...36 4.6 Verzögerungsmessung mit einem Hardtail Mountainbike (Hydraulik Felgenbremse).........................................................................................................................................37 4.7 Verzögerungsmessungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (Seilzug-Scheibenbremse, trockene Fahrbahn) ..............................................................................38 4.8 Verzögerungsmessungen mit einem Rennrad (Seitenzugbremse).............................40 4.9 Verzögerungsmessungen mit einem älteren Straßenrad (Seitenzugbremse) .............41 4.10 Vergleichsmessung einer Verzögerung (weiblich / männlich)................................43
5. Verkehrsfeldbeobachtung .............................................................................................46
5.1 Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Mountainbike ..........................................48 5.2 Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Trekkingrad.............................................49 5.3 Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Cityrad.....................................................50
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Diplomarbeit Manfred Bulla
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5.4 Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Rennrad ...................................................51 5.5 Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem älteren Straßenrad....................................52 5.6 Anfahrbeschleunigungen an Straßenübergängen bzw. Kreuzungen..........................53
6. Inlineskates .....................................................................................................................54
6.1 Bremstechniken..........................................................................................................55 6.2 Bremswege mit Inlineskates ......................................................................................56 6.3 Bewegungsgeschwindigkeiten von Inlineskater ........................................................58 6.4 Anfahrbeschleunigungen an Straßenübergängen bzw. Kreuzungen..........................59
7. Zusammenfassung / Schlusswort..................................................................................60
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Übersichtstabelle Verzögerungswerte ................................................................44 Tabelle 2: Übersichtstabelle Bremswege.............................................................................45 Tabelle 3: Bremswege mit Inlineskates ...............................................................................57
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Diagrammverzeichnis
Diagramm 1: Vollbremsung mit V-Brakes (Hardtail Mountainbike, grobes Reifenprofil, trocken) ........................................................................................................................18
Diagramm 2: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, grobes Reifenprofil, trocken)...................................................................................................20
Diagramm 3: Hinterradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, grobes Reifenprofil, trocken)...................................................................................................21
Diagramm 4: Vollbremsung mit V-Brakes (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, trocken) ........................................................................................................................22
Diagramm 5: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Profil mit Lauffläche, trocken).....................................................................................................23
Diagramm 6: Hinterradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, trocken).....................................................................................................24
Diagramm 7: Vollbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, nasse Fahrbahn) ........................................................................................25
Diagramm 8: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, nasse Fahrbahn) ........................................................................................26
Diagramm 9: Hinterradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, nasse Fahrbahn) ........................................................................................27
Diagramm 10: Vollbremsung mit V-Brake und Rücktrittbremse (Cityrad, trockene Fahrbahn) .....................................................................................................................28
Diagramm 11: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Cityrad, trockene Fahrbahn) ......29
Diagramm 12: Hinterradbremsung mit einer Rücktrittbremse (Cityrad, trockene Fahrbahn).....................................................................................................................................30
Diagramm 13: Bremsungen mit einem Cityrad bei Nässe (V-Brake und Rücktrittbremse).....................................................................................................................................31
Diagramm 14: Bremsungen mit einem Trekkingrad (V-Brakes, trockene Fahrbahn) .......32
Diagramm 15: Bremsungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (hydraulische Scheibenbremse, trockene Fahrbahn) ..........................................................................33
Diagramm 16: Bremsungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (hydraulische Schreibenbremse, nasse Fahrbahn)..............................................................................34
Diagramm 17: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (hydraulische Scheibenbremse, trockene Fahrbahn) ..........................................................................35
Diagramm 18: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (Cantilever Bremsen, trockene Fahrbahn) ......................................................................................................36
Diagramm 19: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (Canitlever Bremse, nasse Fahrbahn) .....................................................................................................................37
Diagramm 20: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (hydraulische Felgenbremse, trockene Fahrbahn)..............................................................................38
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Diagramm 21: Bremsungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (Seilzug-Scheibenbremse, trockene Fahrbahn) ..........................................................................39
Diagramm 22: Bremsungen mit einem Rennrad (Seitenzugbremse, trockene Fahrbahn)..40
Diagramm 23: Bremsungen mit einem Rennrad (Seitenzugbremse, nasse Fahrbahn).......41
Diagramm 24: Bremsungen mit einem älteren Straßenrad (Seitenzugbremse, trockene Fahrbahn) .....................................................................................................................42
Diagramm 25: Vergleichsmessung (männlich / weiblich)..................................................43
Diagramm 26: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Mountainbike auf Münchner Fahrradwegen (männlich) ............................................................................................48
Diagramm 27: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Mountainbike auf Münchner Fahrradwegen (weiblich) .............................................................................................48
Diagramm 28: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Trekkingrad auf Münchner Fahrradwegen (männlich) ............................................................................................49
Diagramm 29: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Trekkingrad auf Münchner Fahrradwegen (weiblich) .............................................................................................49
Diagramm 30: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Cityrad auf Münchner Fahrradwegen (männlich) ............................................................................................50
Diagramm 31: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Cityrad auf Münchner Fahrradwegen (weiblich) .............................................................................................50
Diagramm 32: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Rennrad auf Münchner Fahrradwegen (männlich) ............................................................................................51
Diagramm 33: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem Rennrad auf Münchner Fahrradwegen (weiblich) .............................................................................................51
Diagramm 34: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem älteren Straßenrad auf Münchner Fahrradwegen (männlich) ............................................................................................52
Diagramm 35: Bewegungsgeschwindigkeiten mit einem älteren Straßenrad auf Münchner Fahrradwegen (weiblich) .............................................................................................52
Diagramm 36: Altersabhängige Anfahrbeschleunigungen mit Fahrrädern ........................53
Diagramm 37: Bremsverteilung aller Bremsungen unabhängig von der Bremstechnik ....57
Diagramm 38: Bewegungsgeschwindigkeiten von Inlineskater.........................................58
Diagramm 39: Anfahrbeschleunigungen von Inlineskater .................................................59
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Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Hardtail Mountainbike Abb. 2: Fullsuspension Mountainbike ...........................3 Abb. 3: Sitzpositionen und berechnete Fahrradmaße ............................................................4 Abb. 4: Benötigte Maße zur Berechnung der Sitzposition ....................................................5 Abb. 5: Trekkingrad...............................................................................................................6 Abb. 6: Rennrad.....................................................................................................................6 Abb. 7: Citybike.....................................................................................................................7 Abb. 8: Beispiel für ein älteres Straßenrad ............................................................................8 Abb. 9: V-Brake.....................................................................................................................9 Abb. 10: V-Brake mit Brakebooster Abb. 11: V-Brake ohne Brakebooster ................9 Abb. 12: Cantilever Bremse.................................................................................................10 Abb. 13: Seitenzugbremse alt Abb. 14: Seitenzugbremse (Rennrad).............................10 Abb. 15: Funktionsprinzip Abb. 16: Hydraulik-Felgenbremse .....................................11 Abb. 17: Seilzug-Scheibenbremse.......................................................................................12 Abb. 18: Beispiel einer Hydraulik-Scheibenbremse............................................................12 Abb. 19: Beispiel einer Trommelbremse.............................................................................13 Abb. 20: Messgerät (VZM 100) ..........................................................................................13 Abb. 21: Handauslöser und Tachometer..............................................................................14 Abb. 22: Andeutung der Winkelfunktion ............................................................................16 Abb. 23: grobes Profil Abb. 24: Profil mit Lauffläche...................................................19 Abb. 25: nasse Messstrecke .................................................................................................24 Abb. 26: Lichtschranke Abb. 27: Beispiel eines Messortes (Fahrradweg) ..........46 Abb. 28: Heel-Stop ..............................................................................................................55 Abb. 29: T-Stop ...................................................................................................................55 Abb. 30:.Stop-Turn ..............................................................................................................55 Abb. 31: A.B.T.-System ......................................................................................................56
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Diplomarbeit Manfred Bulla
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1. Einführung
Zu Beginn dieser Diplomarbeit bekommt man einen kurzen Überblick davon, was man von
dieser Ausarbeitung erwarten kann. Es wird stichpunktartig die Vorgehensweise erläutert
und die Umschreibung „nicht motorisierte, ungeschützte Verkehrsteilnehmer“ verständlich
gemacht bzw. erklärt. Aufgrund bestimmter Einschränkungen wird der Umfang der Arbeit
in einem angemessenen Rahmen gehalten.
1.1 Beschreibung des Problems, Begriffserklärung und Einschränkungen
Sobald die Wintermonate zu Ende gehen und der Frühling kommt, erfreut sich nicht nur
das Fahrrad der zunehmenden Beliebtheit sondern auch die sog. Inlineskates1. Die
zunehmend preiswerter werdenden Fahrrad- und Inlineskatemodelle werden immer
häufiger als Fortbewegungsmittel genutzt und deren Boom scheint auch in Zukunft nicht
zu enden2. Diese Tatsache lässt die Dichte solcher nichtmotorisierter, ungeschützter
Verkehrsteilnehmer3 im Straßenverkehr stark anwachsen, womit die Wahrscheinlichkeit
für einen Unfall mit PKWs oder anderen motorisierten Verkehrsteilnehmern erheblich
steigt. Dies lässt sich auch aus den Unfallzahlen4 mit Fahrradfahrern und Fußgängern
(wozu die Inlineskater momentan noch gezählt werden) ableiten. Aus Umfangsgründen
werden jedoch ausschließlich Fahrradfahrer und Inlineskater untersucht. Auf Grund der
Vielzahl an Fahrradmodellen beschränke ich mich in dieser Diplomarbeit auf die fünf
Fahrradtypen, die am häufigsten im Straßenverkehr vorkommen. Hierzu zählen, laut
Statistiken5 und Aussagen einiger Inhaber von Fahrradfachgeschäften6 und meiner eigenen
Feststellungen, allem voran das Mountainbike, das Citybike, das Trekking-Bike, das
Rennrad und das schon etwas ältere Stadtrad bzw. Straßenfahrrad. Bei den Inlineskates
wird aus Zeitgründen nicht zwischen den verschiedenen Modellen, wie Hockeyskates,
Speedskates, Freestyleskates oder Freizeitskates unterschieden, sondern es werden
lediglich allgemeine Aussagen über Bewegungsgeschwindigkeiten im Straßenverkehr und 1 Rollschuh, bei dem die Rollen (meistens vier Stück) hintereinander angeordnet sind. 2 Robatsch K., Zeitschrift für Verkehrssicherheit 44 (1998a), S. 25 3 Hierzu zählen z.B. auch Fußgänger, Rollstuhlfahrer, Skateboarder sowie alles das sich ohne Motor, sei es
auf Rollen, Reifen oder zu Fuß im Straßenverkehr bewegt. 4 Polizeipräsidium München, Verkehrsbericht (2003), S. 16 5 SAZ bike, Nr.4, (2004a), S. 8-10 6 Lech G., Back to Bike, (2004)
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Bremstechniken bzw. Bremswege gemacht. Da der technische Fortschritt auch vor diesem
Freizeitmarkt keinen Halt gemacht hat, wurden Fortbewegungsmittel wie Fahrräder und
Inlineskates, vor allem was die Fahrwerke und die Bremssysteme betrifft, stetig verbessert.
Um Unfälle mit diesen Verkehrsteilnehmer besser oder überhaupt rekonstruieren zu
können, sind Untersuchungen nötig, die die Bewegungsgeschwindigkeiten, Verzögerungen
und Anfahrbeschleunigungen, mit den heute im Straßenverkehr aktuellen Modellen näher
beschreiben. Mit Hilfe dieser Arbeit ist es leichter, Entfernungen der Unfallteilnehmer,
vom Kollisionsort ausgehend, genauer abzuschätzen. Darüber hinaus lassen sich konkrete
Aussagen über die Sichtbarkeit und Vermeidbarkeit von Unfällen machen, was die
Schuldfindung wesentlich vereinfacht.
1.2 Kurzüberblick zur Vorgehensweise
Anfangs beschäftigt sich der Hauptteil dieser Arbeit mit dem Fahrrad, im Anschluss daran
werden die Inliner, auf Grund des anhaltenden Booms und der damit verbundenen
Zunahme im Straßenverkehr, zusätzlich behandelt. Es werden die verschiedenen zu
prüfenden Fahrräder vorgestellt und Erkennungsmerkmale und Besonderheiten
hervorgehoben, um Unterschiede zwischen den einzelnen Modellen zu verdeutlichen. Des
Weiteren werden die daran verwendeten Bremssysteme und deren Funktionsweise näher
erläutert. Dem folgen Verzögerungsmessungen, sowohl auf trockener als auch auf nasser
Fahrbahn mit männlichen und weiblichen Probanden, wobei auch auf den Einfluss
unterschiedlicher Bereifung, Art des Bremssystems und der unterschiedlichen Fahrwerke
eingegangen wird. Darüber hinaus werden Verkehrsfeldbeobachtungen in München an
verkehrskritischen Stellen wie Straßenübergänge durchgeführt, wo
Bewegungsgeschwindigkeiten mit den unterschiedlichen Fahrradtypen und Inlineskates, in
Abhängigkeit von Alter und Geschlecht, festgehalten werden. Zudem werden
Anfahrbeschleunigungen, sowohl mit Fahrrädern als auch mit Inlineskates an Ampeln,
Kreuzungen bzw. Straßenübergängen untersucht. Zu den einzelnen Untersuchungen wird
jeweils die verwendete Messtechnik, die Messaufbauten und die Vorgehensweise erklärt.
Zuletzt werden gefundene Ergebnisse in Form von Tabellen und Diagrammen anschaulich
dargestellt, und besondere Erkenntnisse sowie die Durchführung der Versuche anhand von
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Fotos dokumentiert. Eine kurze Zusammenfassung der festgehaltenen Ergebnisse sowie
deren Beurteilung schließen diese Arbeit ab.
2. Verwendete Fahrradtypen
Die Vielzahl der am Markt existierenden Fahrradtypen macht es notwendig, dass die
verwendeten Testräder genau erklärt und klassifiziert werden, um eine genaue Zuordnung
zum jeweiligen Fahrradtyp möglich zu machen und keine Verwechslungen auftreten.
2.1 Das Mountainbike
Das Mountainbike ist nach wie vor ein sehr beliebtes Fahrrad, was man nicht zuletzt an
den Absatzzahlen der bundesweit verkauften Fahrräder sehen kann7. Bestens fürs Gelände
geeignet: ob stark abfallend (Downhill), wieder ansteigend (Cross Country) oder einfach
zum Spaß haben (Freeride) daher kann mit dem Mountainbike nahezu jedes Gelände
bezwungen werden. Das markanteste Erkennungsmerkmal dieses Fahrradtyps sind robuste,
meist etwas dickere Rahmenrohre oft mit Federgabel vorn (Hardtail) oder voll gefedert,
also mit Federgabel vorn und Schwinge hinten (Fullsuspension). Zudem sind meist
grobstollige, verhältnismäßig dicke Reifen und diverse Kettenschaltungen montiert.
Abb. 1: Hardtail Mountainbike8 Abb. 2: Fullsuspension Mountainbike9
Natürlich gibt es auch noch ungefederte Mountainbikes, die aber auf Grund des geringen
Komforts nur noch sehr selten verkauft werden. Der Schwerpunkt des Mountainbikes, als
7 SAZ bike, Nr.4, (2004b), S.8 8 www.gisler-motors.ch/team/rennbikes.htm, (2004) 9 www.thorusa.com/soil1.htm, (2004)
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auch der von den nachfolgenden Fahrradtypen, variiert auf Grund der unterschiedlichen
Rahmengeometrien und Sitzpositionen. Fahrradhändler unterscheiden dabei, je nach
Wunsch des Käufers, zwischen drei verschiedenen Sitzpositionen, komfortabel, moderat
oder sportlich, wie in Abb. 3 ersichtlich.
Abb. 3: Sitzpositionen und berechnete Fahrradmaße10
Die blaue Sitzposition kennzeichnet hierbei die komfortable, die rosafarbene die moderate
und die rote, die sportliche. Bei der komfortablen Sitzposition ist der Lenker etwas höher
als der Sattel und die Länge des Vorbaus und des oberen Rohres (dem Oberrohr) wird
etwas kürzer gehalten um eine aufrechtere Sitzposition zu erlangen. Zum erreichen der
anderen Sitzpositionen werden unter anderem diese Maße entsprechend verlängert bzw.
vergrößert. Zur Berechnung dieser Größen werden die dafür benötigten Maße vom Fahrer
siehe Abb. 4, mittels modernster Messtechnik, berührungslos abgenommen
(Bodyscanning), woraus mit Hilfe einer speziellen Software die optimale Rahmengröße
und die spezifischen Abmaße für die gewünschte Sitzposition ermittelt wird.
10 www.sport.uni-erlangen.de/homepages/dozenten/krumholz/Rad/Script/radhtmlse1.html, (2004a)
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Abb. 4: Benötigte Maße zur Berechnung der Sitzposition11
2.2 Das Trekking- bzw. Tourenrad
Das Trekkingrad oder auch Tourenrad zeichnet sich besonders durch seinen vielseitigen
Einsatzbereich aus. Nicht zuletzt aus diesem Grund hat sich das Trekkingrad im
vergangenen Jahr im gesamten Bundesgebiet sehr gut verkauft12, wodurch sie sehr häufig
im Straßenverkehr aufzufinden sind. Sie sind für den täglichen Einsatz, genauso aber auch
für die Tour ins Umland konzipiert. Wichtigstes Merkmal der Trekkingräder ist die
komplette Ausstattung für den Straßenverkehr, also die vorschriftsmäßige
Verkehrssicherheit13 sollte erfüllt sein. Auch hier sind meist Kettenschaltungen verbaut,
wobei die Reifen schmäler und mäßig profiliert sind. Um einen besseren Fahrkomfort zu
erreichen, werden an diese Fahrräder Federgabeln montiert, die allerdings nur geringe
Federwege aufweisen um ein zu starkes aufschaukeln zu vermeiden. Das Gelände, wofür
diese Räder hergestellt werden, ist ohnehin nicht so unwegsam und benötigt deshalb auch
keine größeren Federwege. Bei diesem Fahrradtyp ist die Sitzposition allein von der
11 www.sport.uni-erlangen.de/homepages/dozenten/krumholz/Rad/Script/radhtmlse1.html, (2004b) 12 SAZ bike, Nr.4, (2004c), S.9 13 Gesetzestext zur Verkehrssicherheit siehe Anhang
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Geometrie ausgehend etwas weniger sportlich als beim Mountainbike, man sitzt also
komfortabler. In der Abb. 5 ist ein Beispiel für ein Trekkingrad gegeben.
Abb. 5: Trekkingrad14
2.3 Das Rennrad
Eine eindeutig sportliche Sitzposition ist beim Rennrad zu erkennen: Der Oberkörper ist
weit nach vorn gebeugt, der Lenker liegt tiefer als der Sitzpunkt auf dem Sattel. Rennräder
sind ausschließlich für den Straßengebrauch gedacht und sind für den Ausflug ins Gelände
gänzlich ungeeignet. Die verbauten Reifen besitzen nahezu kein Profil und sind sehr dünn,
wodurch der Rollwiderstand gering gehalten werden soll, um höhere Geschwindigkeiten
erzielen zu können.
Abb. 6: Rennrad15
14 www.berensundreus.de/trekkingrad-trenga-tdh-7-big.html, (2004) 15 www.2-rad-rosskopp.de/2003/scott_adfelite.htm, (2004)
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2.4 Das Citybike
Vor allem durch die aufrechte Sitzposition behält man mit dem Citybike den Überblick im
Straßenverkehr: Man sitzt sehr komfortabel und bequem. Durch die meist niedrigen
Einstiege dieser Fahrräder wird das Auf- bzw. Absteigen, selbst in gefährlichen
Verkehrssituationen ernorm erleichtert. Um Bordsteine und Straßenübergänge problemlos
stand zu halten, sind diese Räder heutzutage etwas dicker bereift. Meistens werden am
Citybike sog. Nabenschaltungen16 verbaut, es gibt sie jedoch auch mit Kettenschaltung.
Bei den Rahmengeometrien existieren die unterschiedlichsten Formen, wovon eine
moderne Variante in Abb. 7 zu sehen ist. Auch hier werden vollgefederte oder
halbgefederte (Hardtail) Fahrwerke hergestellt. Zu Erhöhung des Komforts werden immer
öfter gefederte Sattelstützen nachgerüstet, oder schon beim Neukauf mit angeboten. Häufig
sind an diesem Fahrradtyp praktische Transporthilfen wie Körbe oder robuste
Gepäckträger montiert um zum Beispiel auch größere Einkäufe zu ermöglichen.
Abb. 7: Citybike17
2.5 Das etwas ältere Stadt- bzw. Straßenfahrrad
Dieser Fahrradtyp gehört eigentlich zu den Citybikes, es gibt jedoch erhebliche
Unterschiede, die sich auf Grund des Fortschritts auf dem Fahrradmarkt in den letzten
Jahren entwickelt haben. So sind bei den älteren Stadtfahrrädern, wenn überhaupt, fast
16 Das Schaltsystem befindet sich im Inneren der Hinterradnabe 17 www.ar.wroc.pl/~afogt/bike/equip/jakirowe.html, (2004)
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ausschließlich nur Nabenschaltungen angebracht, mit denen evtl. geringere
Geschwindigkeiten gefahren werden. Im Gegensatz zu den heute aktuellen Modellen, sind
die Bremssysteme, vor allem die, der Vorderradbremse, sehr schwach. Diese Fahrräder
werden durch die Häufigkeit im Straßenverkehr, besonders in Großstädten, wie in
München, extra erfasst. In Abb. 8 wird der Unterschied zur vorhergehenden Abbildung
deutlich. Dies setzt eine separate Behandlung der bereits vorher beschriebenen Radtypen
voraus.
Abb. 8: Beispiel für ein älteres Straßenrad18
3. Bremssysteme
Bei den Bremssystemen wird grundsätzlich zwischen Felgenbremssystemen und
Scheibenbremssystemen unterschieden, welche sich zusätzlich noch durch die Art der
Ansteuerung, mittels Seilzug oder hydraulisch, separieren. Die sog. Trommelbremse lässt
sich weder zu den Felgen- noch zu den Scheibenbremsen zuordnen und bedarf deshalb
einer gesonderten Untersuchung. Im Folgenden werden die Funktionsprinzipien der
geprüften Bremssysteme erläutert und anschaulich dargestellt.
18 http://www.chrzahn.de/Fotoseiten/Kokerei/Fahrrad.html (2004)
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3.1 V-Brake
Die V-Brake ist sehr häufig an Mountainbikes,
Trekkingräder und Citybikes angebracht, da sie eine
sehr gute Bremswirkung aufweist und zudem noch
sehr günstig ist. Der Trick der kräftigen V-Brake ist
das Übersetzungsverhältnis zwischen Bremsgriff
und Bremskörper. Man zieht den Bremshebel weit
durch und die Beläge legen bis zu der Felge nur
wenige Millimeter zurück. Darüber hinaus ist der
Hebelarm des Bremszuges größer, da der
Bremsschenkel der V-Brake länger ist und somit
eine größere Druckkraft auf die Felgenflanke
übertragen wird. Zur Verbesserung des
Druckpunktes und der Bremskraft können nachträglich Abb. 9: V-Brake19
noch sog. Brakebooster angebracht werden, das sind Bügel aus sehr festen Materialien, die
das Auseinanderdrücken der Bremsaufnahmezapfen verhindern, wodurch weniger
Bremskraft verloren geht. Die folgenden Abbildungen zeigen eine V-Brake, einmal mit
und einmal ohne Brakebooster.
Abb. 10: V-Brake mit Brakebooster Abb. 11: V-Brake ohne Brakebooster
19 http://www.bigboysports.de/BBS-Magazin/vbrake.htm (2004)
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3.2 Cantilever Bremse
Die schon etwas ältere, aber immer noch häufig
aufzufindende Cantilever Bremse ist eine
Felgenbremse, die sich bis heute bewährt hat. Die
Bremswirkung kann auch hier mit einem Brakebooster
verstärkt werden, sie bleibt jedoch weit hinter der
Wirkung der V-Brake, vor allem bei Nässe bzw.
schlechten Witterungsverhältnissen. In Abb. 12 ist der
Unterschied zu der vorher abgebildeten V-Brake
Abb.9 deutlich zu erkennen. Abb. 12: Cantilever Bremse20
3.3 Seitenzugbremsen
Diese Bremse ist meistens bei Rennrädern aufzufinden. Ebenso wie an älteren
Straßenfahrrädern hier aber in einer etwas schlechteren Ausführung. Die neueren
Seitenzubremsen für Rennräder zeichnen sich sehr durch die gute Dosierbarkeit aus, auch
die Bremswirkung ist hier bemerkenswert. Die Bremswirkung der alten Seitenzugbremsen
ist jedoch sehr spärlich gerade bei schlechter Witterung. Beispiele für eine moderne
Rennrad-Seitenzubremse und eine etwas ältere Version eines solchen Bremssystems sind
in den folgenden Abbildungen zu sehen.
Abb. 13: Seitenzugbremse alt Abb. 14: Seitenzugbremse (Rennrad)
20 http://tandemladen-freiburg.de/tandemladen/technik/workshop/canti.htm (2004)
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3.4 Hydraulik-Felgenbremse
Bei den Hydraulik-Felgenbremsen sind schon von Werk aus Brakebooster mit verbaut da
sich mit diesen Bremsen sehr hohe Bremskräfte aufbauen lassen. Zudem hat die Hydraulik
den Vorteil, dass zur Erzeugung einer bestimmten Bremskraft weniger Fingerkraft als bei
einer Seilzugfelgenbremse nötig ist. Durch Betätigung des Bremshebels drückt der
Geberkolben eine Mineralölsäule durch die Bremsleitung in Richtung der Nehmerzylinder.
Dadurch fahren die Bremsbeläge aus. Lässt man den Bremshebel los, werden die Kolben
durch die Rückstellfedern in Bremsgriff und Nehmerzylindern in ihre Ausgangsposition
zurückgeschoben. Dieses Funktionsprinzip lässt sich in Abb. 15 deutlich ablesen.
Abb. 15: Funktionsprinzip21 Abb. 16: Hydraulik-Felgenbremse
3.5 Seilzug-Scheibenbremse
Dieses Bremssystem wird sehr häufig bei nicht hochwertigen Fahrrädern montiert. Die
Optik einer Scheibenbremse soll eine gute Bremsleistung ableiten lassen, was jedoch nicht
der Fall ist, wenn man sich nachfolgende Diagramme genauer ansieht. Die Bremsleistung
21 http://www.magura.com/german/frameset/default.htm, (2004)
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im Vergleich zur hydraulischen Scheibenbremse ist sehr gering, darüber hinaus ist hier
eine vergleichsweise hohe Fingerkraft aufzubringen.
Abb. 17: Seilzug-Scheibenbremse
3.6 Hydraulik-Scheibenbremse
Im Motorradbereich hat sich diese Bremse schon lange bewährt, jetzt setzt sich diese
Technik auch beim Fahrrad durch. Diesen Bremsentyp findet man meist an hochwertigen
Mountainbikes. Bei der hydraulischen Scheibenbremse ist die Bremsscheibe an eine
spezielle Fahrradnabe festgeschraubt, der kleine Bremssattel ist an der Gabel (Federgabel)
befestigt. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei der im Punkt 3.4 beschriebenen Bremse.
Nur jetzt werden die Beläge nicht mehr auf die Felge sondern auf die Bremsscheibe
gedrückt, welche perfekt aufeinander abgestimmt sind. Mit geringer Fingerkraft lassen sich
so hohe Bremskräfte erzielen und das auch bei nassen Witterungsverhältnissen.
Abb. 18: Beispiel einer Hydraulik-Scheibenbremse22
22 http://www.magura.com/german/frameset/default.htm (2004)
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Die Bremsscheiben können die unterschiedlichsten Formen haben, wie man in Abb. 18
sehen kann.
3.7 Trommelbremse
Die Trommelbremse befindet sich, wie der Name schon sagt, in einer Trommel, also in
einem geschlossenen Gehäuse. Durch diesen Verschluss findet nur eine sehr schlechte
Kühlung der Bremse statt, was bei längerem Bremsen zu Problemen führen kann. Deshalb
sind Trommelbremsen auch meist nur bei Cityrädern, am häufigsten als Rücktrittbremse
eingebaut, da es in der Stadt in der Regel nicht
zu sehr langen Bremszeiten kommt, wie das
beispielsweise bei den Mountainbikes im
Gebirge der Fall sein kann. Bei der
Trommelbremse werden die Bremsbeläge von
innen an das Gehäuse (Trommel) gedrückt
wodurch das Rad eine Verzögerung erfährt.
Abb. 19: Beispiel einer Trommelbremse23
4. Verzögerungsmessungen
Mit den bereits beschriebenen Fahrradtypen und Bremssystemen
werden nun Verzögerungsmessungen durchgeführt. Diese
Verzögerung wird mit einem Verzögerungsmessgerät (VZM 100)
von der Firma Maha aufgenommen.
Die Genauigkeit der Bremsverzögerung ist bei diesem Messgerät
mit ≤ 0,1 m/s² angegeben. Die Spannungsversorgung für das VZM
100 wird durch einen eingebauten Akku gewährleistet. Dieses
Messgerät misst die aufkommende Verzögerung in Längsrichtung
d.h., dass das Messgerät exakt in Fahrtrichtung ausgerichtet sein
muss um Messfehler zu vermeiden.
Abb. 20: Messgerät (VZM 100)
23 http://www.hollandrad.com/images/Trommelbremse.jpg, (2004)
-
Diplomarbeit Manfred Bulla
14
Ferner muss auf die horizontale Ausrichtung und zwar bei belastetem Fahrwerk, was
bedeutet, dass der Fahrer auf dem Fahrrad sitzt, geachtet werden, da sonst ein Anteil der
Erdbeschleunigung mit erfasst wird und das Messergebnis verfälscht werden kann. Dies
wird mittels einer Einstellschraube, welche gleichzeitig eines von drei Standfüßen des
Messgerätes ist, eingestellt. Die exakte horizontale Lage des Messgerätes lässt sich anhand
einer integrierten Wasserwaage bestimmen. Ist die Libelle der Wasserwaage genau in der
Mitte, ist das Messgerät korrekt ausgerichtet. Um eine solche Ausrichtung erreichen zu
können, muss eine ordentliche Standfläche gegeben sein. Dies bedeutet, dass alle drei
Standfüße des VZM 100 auf dieser Fläche aufstehen müssen und bei einer Verzögerung
nicht verrutschen dürfen. Eine ca. 10mm starke Gummimatte, die fest mit der Standfläche
des Verzögerungsmessgerätes verbunden ist, soll ein verschieben bzw. verrutschen
verhindern. Als Standfläche dient eine eigens dafür gefertigte Aluminiumplatte mit einer
Stärke von etwa 4mm. Der Träger dieser Aluminiumplatte ist ein umgebauter mobiler
Gepäckträger, ebenfalls aus Aluminium, der mit einem Schnellspannverschluss an der
Sattelstütze des Fahrrades befestigt werden kann. Damit das Trägersystem (Standfläche,
Gepäckträger, Gummimatte) und das Messgerät eine Einheit während des Messvorgangs
bilden, wird das VZM 100 mit zwei Spanngurten auf der Trägerplatte ausgerichtet und
fixiert. Bevor mit dem Messen begonnen werden kann, muss ein Abgleich mit dem VZM
100 durchgeführt werden, der das Messgerät kalibriert.
Ausgelöst wird die Messung mit einem Handauslöser,
der am Lenkervorbau befestigt und durch ein Kabel mit
dem Messgerät verbunden ist.
Ist die Messung einmal ausgelöst, nimmt das VZM 100
die Verzögerungsinformationen im 0,2sec.-Takt auf,
was zu einem Verzögerungs-Zeit-Diagramm führt. Die
Messwerte können dann auf 6 Speicherplätzen des
Messgerätes gespeichert und mit einem Adapterkabel
an einen Computer übertragen werden.
Abb. 21: Handauslöser und Tachometer
-
Diplomarbeit Manfred Bulla
15
Zur Übertragung der Daten ist jedoch der Maximalwert jeder einzelnen Messung
notwendig, damit die Werte im Tabellenkalkulationsprogramm korrekt ausgelesen werden
können. Dies macht einen Kurzausdruck mit der Information des Maximalwertes
unumgänglich. Das Messprogramm zum einlesen der Daten wurde speziell für dieses
Messgerät geschrieben, es muss lediglich der Dateiname, ein Skalierungswert und der
maximale Verzögerungswert, der zu übertragenden Messung, von Hand eingegeben
werden. Um eventuell auftretende Unterschiede zu erfassen, werden die vorher
vorgestellten Bremssysteme sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand untersucht.
Des Weiteren wird geprüft, wie sich das Fahrwerk, der Fahrradtyp und die verwendete
Bereifung auf die Verzögerung auswirken. Der Einfluss des Geschlechts wird mittels einer
Vergleichsmessung untersucht. Alle Verzögerungsmessungen, bis auf die
Vergleichsmessung, wurden von ein und derselben Person durchgeführt um individuelle
Abweichungen gering zu halten, und dadurch ein aussagekräftiges Ergebnis zu bekommen.
Der Proband, der diese Messfahrten bzw. Bremsungen durchführte, ist ein geübter
Fahrradfahrer, d.h. ein Fahrer, der regelmäßig längere Touren u. a. im Gebirge fährt und
somit eine gute Kontrolle bzw. eine sichere Fahrweise aufweist. Aus diesem Grund kann
davon ausgegangen werden, dass ein ungeübter Fahrradfahrer, also jemand der nicht
gewohnt ist sein Fahrrad in Extremsituationen zu steuern, die gemessenen
Verzögerungswerte nur schwer erreichen kann. Die Verzögerungswerte sind deshalb als
maximal im Straßenverkehr erreichbare Werte anzusehen. Es ist natürlich möglich, dass
sich mit dem einen oder anderen Bremssystem auf dem Prüfstand, vorausgesetzt bei
Idealbedingungen, evtl. höhere Verzögerungen erzielen lassen. Dies ist aber in der Realität,
also nicht auf dem Prüfstand, sehr schwer zu erreichen da sich sonst das Hinterrad vom
Boden lösen und ein Überschlag drohen würde. Die Messungen wurden also so
durchgeführt, dass ein Abheben des Hinterrades gerade vermieden wird. Sehr gute oder
Profiradfahrer können auf Grund der individuellen Schwerpunktsverlagerung einen etwas
besseren Verzögerungswert erlangen, was aber für diese Diplomarbeit wenig repräsentativ
ist. Des Weiteren muss wegen des Einfederns der Federgabel beim Verzögerungsvorgang
eine Korrektur des Messergebnisses vorgenommen werden. Da das Messgerät alle
Verzögerungen in Längsrichtung misst, wird natürlich auch der Anteil des Einfederns als
Beschleunigung bzw. Verzögerung, ein Anteil der Erdbeschleunigung, vom VZM 100
wahrgenommen. Dies lässt sich rechnerisch mit Hilfe von Winkelfunktionen leicht
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Diplomarbeit Manfred Bulla
16
berechnen. Der Abstand vom Mittelpunkt des fixierten Messgerätes auf der Standfläche bis
hin zur Lenkerdrehachse stellt die Ankathete dar. Das Eintauchen und somit der Federweg
der Gabel kennzeichnet die Gegenkathete, wodurch die Hypothenuse und der
entsprechende Neigungswinkel berechnet werden kann. In Abb. 22 wird die
Winkelfunktion grafisch angedeutet.
Abb. 22: Andeutung der Winkelfunktion
Der Federweg wird mit Hilfe eines Kabelbinders ermittelt. Hierfür wird ein Kabelbinder so
um das Tauchrohr der Federgabel gebunden, dass man ihn noch verschieben kann. Beim
Eintauchen der Federgabel verschiebt sich der Kabelbinder nach oben und kennzeichnet so
die maximale Einfederung, also den Wert der Gegenkathete. Um herauszufinden ob das
Messgerät den Neigungswinkel so registriert, wie vorher berechnet, wurden
Versuchsmessungen gemacht, wodurch der Korrekturwert ermittelt wurde. Der gemessene
Mittelwert aus den verwendeten Federgabeln beträgt etwa 0,45 m/s², was rechnerisch
bestätigt wurde. Dieser Korrekturwert, der als Mittelwert anzusehen ist, muss also von dem
Maximalwert der ermittelten Verzögerung abgezogen werden. Bei allen
Bremsverzögerungsmessungen werden Bremssysteme bzw. Fahrräder verwendet, die auf
Grund permanenter Wartung einwandfrei funktionieren. Das bedeutet, dass die
Bremsbeläge bereits eingeschliffen sind und von einer maximalen, vom jeweiligen
Bremssystem zur Verfügung gestellten Bremsleistung ausgegangen werden kann. Es ist
jedoch nicht auszuschließen, dass wegen der Materialvielfalt bei Bremsbelägen, Felgen
und Bremsscheiben, also den Reibpartnern, Abweichungen bei den Verzögerungswerten
auftreten können. Die ermittelten Verzögerungswerte sind deshalb als Richtwerte zu sehen
und stellen nicht individuelle, für jedes Bremssystem exakte, Verzögerungswerte dar. Dazu
Beispielrechnung:
tan α = GK / AK
AK ≈ 103 cm GK ≈ 8 cm => α ≈ 4,44° Mit Dreisatz: 90° = 9,81 m/s² => 4,44° = 0,48 m/s² Messtechnisch ergaben sich Werte um 0,45m/s². Als Korrekturwert kann also der Wert 0,45 m/s² angenommen werden.
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Diplomarbeit Manfred Bulla
17
kommt, dass sich jede Person auf dem Fahrrad anders verhält d.h., dass mit demselben
Bremssystem eventuell unterschiedliche Verzögerungen erzielt werden können. Die
Fahrgeschwindigkeit beim Eintritt der Verzögerung beträgt ca. 25 km/h welche mit Hilfe
eines funkgesteuerten Fahrradtachometers (VDO C05+) gemessen wird. Dieser Tacho
muss auf jedes Fahrrad montiert und auf die genaue Reifengröße eingestellt werden. Nur
so werden die gefahrenen Geschwindigkeiten exakt angezeigt. Die Geschwindigkeit kann
natürlich nicht immer exakt eingehalten werden und dient deshalb auch nur als Richtwert.
Es ist davon auszugehen, dass die Rauhigkeit des Straßenbelages nicht überall gleich ist,
wodurch Abweichungen gegenüber den angegebenen, gemessenen Werten auftreten
können. Durch verschiedene Gummimischungen und unterschiedliche Profilierung der
Reifen kann das Ergebnis ebenfalls differieren. Die Verzögerungsmessungen wurden auf
einer Teerstraße durchgeführt, deren Belag als normal angegeben werden kann, sprich ein
Belag, der nicht als zu grob aber auch nicht als zu glatt empfunden wird. Die im Folgenden
beschriebenen Diagramme bzw. Messungen wurden mit einem Probanden, der
nachstehende Kennwerte besaß, durchgeführt:
• Geschlecht: männlich
• Alter: 29 Jahre
• Körpergröße: 180 cm
• Körpergewicht: 77 kg
• geübter Fahrradfahrer
• sportlich
Die Vergleichsmessungen wurden unter anderem von einem weiblichen Probanden mit
diesen Kennwerten durchgeführt:
• Geschlecht: weiblich
• Alter: 30 Jahre
• Körpergröße: 165 cm
• Körpergewicht: 62 kg
• geübte Fahrradfahrerin
• sportlich
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Diplomarbeit Manfred Bulla
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4.1 Verzögerungsmessungen mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike)
Zu der Durchführung der Messungen ist zu sagen, dass jeweils 6 Messungen pro Bremse,
also 6 Messungen sowohl mit der Vorderradbremse, der Hinterradbremse als auch mit
beiden Bremsen gleichzeitig gemacht wurden, um einen aussagekräftigen Mittelwert zu
erlangen. Die Diagramme zeigen demnach nur den mittleren grafischen Verlauf aus 6
Messungen. Dies gilt auch für alle darauf folgenden Bremssysteme mit denen
Verzögerungsmessungen durchgeführt wurden. Aus Übersichtsgründen werden die einzeln
beschriebenen Diagramme und Ergebnisse später übersichtlich in einer Tabelle bzw. einem
Diagramm dargestellt.
0
1
2
3
4
5
6
7
0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 1: Vollbremsung mit V-Brakes (Hardtail Mountainbike, grobes Reifenprofil,
trocken)
Im Diagramm 1 ist der Verzögerungsverlauf einer Vollbremsung, Bremse vorn und hinten
werden hier gleichzeitig angezogen, eines Hardtail Mountainbikes zu sehen. Nicht zu
vergessen ist jedoch, dass bei allen Verzögerungsverläufen der Korrekturwert, wegen der
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Diplomarbeit Manfred Bulla
19
Einfederung, vom maximalen Verzögerungswert abzuziehen ist. Dies führt hier zu einer
maximalen Verzögerung von etwa 6m/s². Die komplette Bremsung wurde auf trockener
Fahrbahn mit stark profilierten Reifen (siehe Abb. 23) durchgeführt.
Abb. 23: grobes Profil Abb. 24: Profil mit Lauffläche
Die blaue Linie kennzeichnet die tatsächlich aufgezeichneten Messwerte der Verzögerung.
Die etwas kleineren Ausschläge / Zacken, die über den gesamten Verzögerungsverlauf
vorhanden sind, entstehen durch den in Schwingung geratenen Messaufbau während der
Verzögerung. Ferner sind diese Ausschläge abhängig vom verwendeten Fahrradreifen und
Fahrbahnbelages. Im Allgemeinen ist festzustellen, dass diese kleinen Peaks durch
unterschiedliche Reibpartner zwischen Straße/Rad und Bremsbelag/Felge bzw.
Bremsscheibe und der Befestigung des Messanbaus beeinflusst werden. Um diese
Ausschläge zu minimieren, wurden die tatsächlichen Messwerte mit einem gleitenden
Durchschnitt geglättet, was durch den roten Verlauf dargestellt wird. Der verbleibende
schwingende rote Verlauf lässt sich wie folgt interpretieren: Der Anstieg des
Verzögerungsverlaufes wird durch einen Einbruch kurz gestört, der entstanden ist durch
die individuelle Dosierung der Bremsleistung von Hand, um einen Überschlag zu
vermeiden, d.h. der Bremshebel wird hierbei kurz entlastet. Nach diesem Knick steigt der
Graph weiter an, bis die nächste Dosierungsstelle kommt. Diese Dosierungsstellen tauchen
im weiteren Verlauf der Kurve bei höheren Verzögerungswerten auf, welche durch ein
ständig besser werdendes Gefühl für die Bremse, während des Bremsmanövers, auf einem
höheren Niveau gehalten werden. Unterstützt wird der schwingende Verlauf durch das Ein-
und Ausfedern der Federgabel, die während des Bremsvorganges natürlich mitschwingt.
-
Diplomarbeit Manfred Bulla
20
Der steile Abfall der Kurve im Diagramm 1 zum Ende des Verlaufs kennzeichnet die
Stelle, bei der das Fahrrad zum stehen kommt.
Das folgende Diagramm zeigt eine Bremsung unter gleichen Bedingungen, mit demselben
Mountainbike und Bremssystem, allerdings wird hierbei nur die Vorderradbremse
angezogen, um auftretende Unterschiede darzustellen.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,8 0,9 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,3 2,4 2,5
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 2: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, grobes
Reifenprofil, trocken)
Auch hier sieht man wieder den Dosierungseinbruch und den Anstieg der Kurve nach
dieser kurzen Störung. Der starke Anstieg ab ca. 6m/s² und etwa 2sec. Messzeit
kennzeichnet den Punkt an dem sich das Hinterrad vom Boden löst. Dieser Wert darf
deshalb auch nicht als Maximalwert angenommen werden. Abzüglich des Korrekturwertes
ergibt sich hier ein maximaler Verzögerungswert von ca. 5,4 m/s². Letztlich wird auch
noch eine Hinterradbremsung durchgeführt, die zeigen soll wie sich das
Verzögerungsverhalten ändert wenn z.B. die Vorderradbremse defekt ist oder nur mit der
Hinterradbremse gebremst wird. Da sich die Last beim Verzögern auf das vordere Rad
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Diplomarbeit Manfred Bulla
21
verlagert, fällt die Bremswirkung bei einer reinen Hinterradbremsung, im Gegensatz zur
Vorderradbremsung, erheblich schlechter aus (siehe Diagramm 3).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 3: Hinterradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, grobes Reifenprofil, trocken)
Bei diesem Verlauf ist der Anstieg nicht durch die Dosierung eingebrochen sondern rein
durch das Einfedern der Federgabel. Der etwas wellige Verlauf wird durch das
Einschwingen der Federgabel und dem schwingenden Messanbau am Fahrrad
hervorgerufen. Wie bereits erwähnt, ist der Verzögerungswert hier sehr viel geringer als
der der Vorderradbremse. Der Korrekturwert muss auch bei der Hinterradbremsung
abgezogen werden da sich die Last nach wie vor auf das Vorderrad verlagert und die
Federgabel zum Einfedern zwingt. Bei dieser Bremsung kann man einen maximalen
Verzögerungswert von etwa 3,2 m/s² annehmen.
Anschließend wird untersucht, wie sich das Profil auf die Bremsung auswirkt. Die 3
vorhergehenden Diagramme zeigten Bremsungen eines Hardtails Mountainbikes mit einem
groben Profil (vgl. Abb. 23). Jetzt werden Verzögerungen mit einem Reifen durchgeführt,
der eine Lauffläche aufweist, siehe Abb. 24. Es werden wie bei den vorherigen
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Diplomarbeit Manfred Bulla
22
Diagrammen jeweils eine Vollbremsung sowie eine Vorderrad- und Hinterradbremsung
durchgeführt. Um die Bremsungen vergleichen zu können, werden die Messungen
ebenfalls mit einem Hardtail Mountainbike (V-Brake) durchgeführt.
0
1
2
3
4
5
6
7
0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 4: Vollbremsung mit V-Brakes (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, trocken)
Bei dieser Bremsung verläuft die Verzögerungskurve etwas ruhiger als bei der mit groben
Reifenprofil, was die Theorie des Einflusses der Reibpartner Fahrbahn/Reifen bestätigt.
Der Reifen mit Lauffläche radiert weniger auf dem Asphalt als der grob profilierte Reifen
und weist somit auch eine etwas geringere Bremswirkung auf. Abzüglich des
Korrekturwertes ergibt sich hier ein maximaler Verzögerungswert bei Vollbremsung von
ca. 5,4 m/s², was in etwa einen 0,6 m/s² geringeren Wert ergibt als bei einer Verzögerung
mit groben Profil. Zu Beginn der Messung ist der Dosierungseinbruch ebenfalls
vorhanden.
Der Verlauf einer Bremsung mit der Vorderradbremse ist im folgenden Diagramm zu
sehen.
-
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23
0
1
2
3
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5
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8
0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 5: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Profil mit Lauffläche, trocken)
Bei dieser Kurve ist der bekannte Dosierungseinbruch bzw. die Störstelle nicht vorhanden,
da die Bremse nicht von Beginn an die volle Bremswirkung zur Verfügung stellt. Hier
entwickelt sich die volle Bremswirkung erst während des Verzögerungsvorganges
wodurch sich diese Bremse sehr gut Dosieren lässt. Hier kommt der schlechtere Reibwert
der Reibpartner Fahrbahn/Reifen weniger zum Tragen, da die Reibpartner
Felge/Bremsbelag besser aufeinander abgestimmt sind. Dies wirkt sich allerdings nur bei
der Vorderradbremse allein aus. Bei einer Vollbremsung oder der Hinterradbremsung mit
einem Laufflächenprofil ist der Verzögerungswert vergleichsweise geringer als mit groben
Reifenprofils. Abzüglich des Korrekturwertes kommt man aber auch hier nicht über die 6
m/s² Grenze hinaus. Die Behauptung, dass der Verzögerungswerte der Vorderradbremse
größer ist als der der Hinterradbremse wird im nächsten Diagramm bestätigt.
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24
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,7 1,0 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,7
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 6: Hinterradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, trocken)
Im Vergleich zum Verzögerungswert mit groben Profil, der 3,2 m/s² betrug, ist der erzielte
Wert mit glatten Reifen oder Reifen mit Lauffläche wesentlich geringer. Abzüglich des
Korrekturwertes kommt man hier auf etwa 2,5 m/s², was eine Differenz von 0,7 m/s²
ausmacht. Somit kann von einer Differenz zwischen groben und glattem Profil von etwa 10
– 15% ausgegangen werden.
Um herauszufinden wie sich diese Bremse bei
schlechterer Witterung verhält, wurden die
Verzögerungsmessungen auch bei Nässe durchgeführt.
Hierfür wurden die Bremssysteme (Reifen, Felgen,
Bremsbeläge, Fahrbahnbelag) mit Hilfe eines
Gartenschlauches mit Wasser bespritzt, so dass dies
einem länger anhaltenden Regen gleich kommt. Die
befeuchtete Messstrecke ist in Abb. 25 dargestellt. Aus
Sicherheitsgründen wurde die Messstrecke mit einem
Warndreieck abgesichert. Abb. 25: nasse Messstrecke
-
Diplomarbeit Manfred Bulla
25
Zum Vergleich wird zunächst mit glatten Reifen auf nasser Fahrbahn, mit nassem
Bremssystem und nassen Reifen gebremst. Hier soll die Empfindlichkeit des
Bremssystems bei nassen Witterungsverhältnissen demonstriert werden. Nachfolgend
werden jeweils wieder die drei genannten Verzögerungen durchgeführt (Vollbremsung,
Vorderrad- und Hinterradbremsung).
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7
Zeit in [s]
Verz
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ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 7: Vollbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, nasse Fahrbahn)
Der Einfluss von Nässe zwischen den Reibpartnern wird hier sehr gut deutlich. Die
Bremswirkung lässt merkbar nach, womit sich auch die Verzögerungswerte
verschlechtern. Im Gegensatz zum trockenen Zustand (5,4 m/s²) werden im nassen Zustand
nur etwa 4,9 m/s² erreicht, was eine Differenz von 0,5 m/s² ausmacht. Der Anstieg nach
der Messzeit von ca. 2,3 sec. und dem Verzögerungswert von ca. 5,3 m/s² kennzeichnet
wieder das Abheben des Hinterrades vom Boden und kann deshalb nicht als Maximalwert
angenommen werden.
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1
2
3
4
5
6
7
8
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 8: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, nasse Fahrbahn)
Bei Nässe lässt die V-Brake in Verbindung mit einem glatten Reifenprofil den
Verzögerungswert verhältnismäßig stark abfallen. Anders als im trockenen Zustand, bei
dem etwa 6 m/s² erreicht wurden, sind es jetzt nur noch ca. 4 m/s², dass ist in diesem Fall
eine Differenz von etwa 2 m/s². Dies stellt einen 30%igen Abfall der Bremsleistung allein
an der Vorderradbremse dar. Da sich im hinteren Bereich der Verzögerungskurve das
Hinterrad bereits vom Boden löst, finden diese etwas höheren Werte keine
Berücksichtigung. An dieser Stelle soll noch mal darauf hingewiesen werden, dass diese
Werte durch die Verwendung unterschiedlicher Reibpartner, also Bremsbeläge und Felgen,
evtl. schwanken können. Betrachtet man nur das Hinterrad, ist der Einfluss von Nässe auf
Grund der Lastverteilung, die sich hauptsächlich auf das Vorderrad verlagert, weniger
stark (vgl. Diagramm 9)
-
Diplomarbeit Manfred Bulla
27
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0,7 1,0 1,3 1,7 2,0 2,3 2,6 2,9 3,3 3,6 3,9 4,2
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 9: Hinterradbremsung mit einer V-Brake (Hardtail Mountainbike, Reifen mit Lauffläche, nasse Fahrbahn)
Da die Radlast am Hinterrad während des Verzögerungsvorganges sehr gering wird, was
zur Folge hat, dass das Rad sich fast vom Boden abhebt, blockiert das Hinterrad trotz
Nässe relativ schnell und es kommt nur der geringere Reibwert zwischen Reifen und
Fahrbahn zum Tragen. Im trockenen Zustand betrug der maximale Verzögerungswert etwa
2,5 m/s², im nassen Zustand etwa 2,3 m/s². Der Anstieg zum Ende der
Verzögerungsvorganges kommt auf Grund des dynamischen Anteils, kurz vor dem Stehen
bleiben zustande (Massenträgheit). Dazu kommt, dass wegen der geringer gewordenen
Geschwindigkeit die Dosierung geändert werden kann, d.h. die Bremse kann fester
angezogen werden ohne einen Überschlag zu provozieren.
Bisher wurden die Einflüsse von Reifenprofil und Nässe bei einer V-Brake untersucht und
dargestellt. Im folgenden Verlauf wird noch auf die Abhängigkeit der Fahrradgeometrie
bzw. des Fahrradtyps eingegangen.
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Diplomarbeit Manfred Bulla
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4.2 Verzögerungsmessungen mit einer V-Brake und Rücktrittbremse (Cityrad)
Mit diesen Messungen soll gezeigt werden welche Verzögerungswerte mit einem Cityrad
erreicht werden können. An diesem Fahrrad sind als Vorderradbremse eine V-Brake und
als Hinterradbremse, eine sog. Rücktrittbremse montiert. Es wird mit der Vollbremsung
begonnen, die im nachstehenden Diagramm dargestellt ist.
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1
2
3
4
5
6
7
8
0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3
Zeit in [s]
Verz
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ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 10: Vollbremsung mit V-Brake und Rücktrittbremse (Cityrad, trockene Fahrbahn)
Auch hier ergibt sich ein Verzögerungswert von etwa 6 m/s² was darauf hindeutet, dass
sich die Fahrradgeometrie nur wenig auf das Verzögerungsverhalten auswirkt, zumindest
bei einer Vollbremsung.
Wie sich das Cityrad bei einer reinen Vorderradbremsung mit einer V-Brake verhält, soll
im nächsten Diagramm gezeigt werden.
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0
1
2
3
4
5
6
0,9 1,1 1,4 1,6 1,9 2,1 2,3 2,6 2,8
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 11: Vorderradbremsung mit einer V-Brake (Cityrad, trockene Fahrbahn)
Bei dieser Messkurve sieht man sehr gut, dass die Dosierung der Bremse bei einem Cityrad
etwas schwieriger ist. Da man auf dem Cityrad sehr aufrecht sitzt, ist der
Körperschwerpunkt auch entsprechend höher, was das Abheben des Hinterrades
unterstützt. Ist der Dosierungspunkt gefunden, verläuft die Kurve relativ ruhig da an
diesem Cityrad keine Federgabel verbaut ist, die sich einschwingen muss. Hier lässt sich
eine maximale Verzögerung von 4,8 m/s² ablesen. Es ist zu vermuten, dass die
Verzögerungswirkung der Rücktrittbremse höher ist als die der V-Brake, da der maximale
Verzögerungswert bei der Vorderradbremsung hier geringer ist als bei dem Hardtail
Mountainbike, der Wert der Vollbremsung aber in etwa gleich groß ist. Ob diese
Vermutung bestätigt wird zeigt das nachstehende Diagramm.
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Diplomarbeit Manfred Bulla
30
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0,8 1,0 1,2 1,5 1,7 2,0 2,2 2,4 2,7 2,9 3,2 3,4 3,6
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Verzögerungsverlauf Gleitender Durchschnitt (Verzögerungsverlauf)
Diagramm 12: Hinterradbremsung mit einer Rücktrittbremse (Cityrad, trockene Fahrbahn)
Wie vorher vermutet, ist der Verzögerungswert etwas höher als bei einer
Hinterradbremsung mit einem Hardtail Mountainbike mit V-Brake. Dies lässt sich durch
die nach hinten orientierte Fußkraft, die in das Pedal nach hinten unten drückt erklären,
wodurch die Lastverteilung nicht so stark auf das vordere Rad verlagert wird. Hier kann
von einer maximalen Verzögerung von etwa 3,0 m/s² ausgegangen werden.
Im folgenden Diagramm werden die drei Verzögerungsmessungen (Vollbremsung,
Vorderrad- und Hinterradbremsung) bei Nässe in einem Diagramm zusammengefasst, um
einen deutlicheren Vergleich aller Verzögerungsmessungen zu erhalten.
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1
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1,0 1,2 1,4 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6 2,9 3,1 3,4 3,6 3,8 4,1
Zeit in [s]
Verz
öger
ung
in [m
/s²]
Vollbremsung Hinterradbremsung Vorderradbremsung
Diagramm 13: Bremsungen mit einem Cityrad bei Nässe (V-Brake und Rücktrittbremse)
Diese drei Messkurven wurden aus Übersichtsgründen nicht geglättet, es ist also kein
gleitender Durchschnitt angegeben. Die Verzögerungswerte liegen bei allen drei
Bremsungen etwa 25 – 30% unter den Werten, die im trockenen Zustand erreicht wurden.
Dazu ist zu sagen, dass auf dem Cityrad natürlich keine grob profilierten Reifen montiert
sind, sondern Reifen mit Lauffläche oder relativ glatten Profilen, wodurch sich die
Verzögerungswerte verschlechtern.
4.3 Verzögerungsmessungen mit einem Trekkingrad (V-Brake)
Auch beim Trekkingrad sind häufig V-Brakes verbaut, auf die bereits eingegangen wurde.
Der Differenzwert für die V-Brakes und Reifen mit Lauffläche bei nasser Fahrbahn ist
ebenfalls schon erläutert worden und würde hier keine neuen Erkenntnisse bringen.
Deshalb werden nur die Bremsungen im trockenen Zustand zusammengefasst und in einem
Diagramm veranschaulicht.
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0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 3,3 3,5 3,7
Zeit in [s]
Verz
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in [m
/s²]
Hinterradbremsung Vollbremsung Vorderradbremsung
Diagramm 14: Bremsungen mit einem Trekkingrad (V-Brakes, trockene Fahrbahn)
Die Verzögerungskurven im obigen Diagramm weisen einen sehr ähnlichen Verlauf auf
wie bei dem Hardtail Mountainbike, auch die Maximalwerte sind annähernd gleich hoch.
Bei der gelben Kurve, die die Vorderradbremsung zeigt, ist der Teil, der über den
Verzögerungswert von ca. 5.3 m/s² und einer Messzeit von ca. 1,5sec. hinausgeht zu
vernachlässigen da sich das Hinterrad zu diesem Zeitpunkt von der Fahrbahn abhebt. Für
die Vorderradbremsung ist somit ein Wert von etwa 5 m/s² abzulesen. Bei der
Vollbremsung sind es etwa 5,5 m/s ² und bei der Hinterradbremsung ca. 3,0 m/s².
Aussagen zu den jeweiligen Bremswegen werden zusammen mit allen ermittelten
maximalen Verzögerungswerten in einer Übersichtstabelle angegeben. Die
Verzögerungswerte des Trekkingrades bei Nässe verhalten sich nahezu identisch wie die
Werte des Hardtail Mountainbike (V-Brake, mit Lauffläche).
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4.4 Verzögerungsmessungen mit einem Mountainbike (Fully mit hydraulischen
Scheibenbremsen)
Mit diesem Bremssystem sind gute Bremsleistungen zu erwarten, da dieses nach heutigem
Stand der Technik das wohl modernste Bremssystem ist. Ein Grund dafür ist die exakte
Abstimmung der einzelnen Reibpartner. Um auch bei Nässe eine gute Bremswirkung zu
erzielen sind die Bremsscheiben gelocht damit der entstehende Schmierfilm auf der
Scheibe unterbrochen wird. Es handelt sich auch beim Fahrwerk des verwendeten
Fullsuspension Mountainbikes um ein zeitgemäßes, auf dem aktuellen Stand der Technik
basierendes Fahrwerk. Folglich ist davon auszugehen, dass die Messwerte, die mit diesem
Fahrrad erzielt werden, die maximal erreichbaren Verzögerungswerte darstellen.
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0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4
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in [m
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Vollbremsung Vorderradbremsung Hinterradbremsung
Diagramm 15: Bremsungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (hydraulische Scheibenbremse, trockene Fahrbahn)
Auch hier sind vor allem bei der Voll- und Vorderradbremsung die Dosierungseinbrüche
zu Beginn der Verzögerung deutlich zu sehen. Das Hinterrad hebt sich bei der
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Vorderradbremsung auch hier etwas vom Boden ab womit die Werte über 7,0 m/s² nicht
berücksichtigt werden dürfen. Für die Voll- und Vorderradbremsung ergeben sich somit
Verzögerungswerte von ca. 6,8 m/s². Das Ansprechverhalten der Bremse, also die sog.
Schwellzeit, könnte auf dem Prüfstand sicher geringer gehalten werden, würde aber in der
Realität sofort zum Überschlag führen. Der Verlauf der Hinterradbremsung ist wegen der
Schwinge des Fullsuspension Mountainbikes sehr unruhig. Beim blockieren des
Hinterrades beginnt das Hinterrad bzw. der gesamte hintere Anbau (Schwinge, Hinterrad)
zu springen. Dadurch ergibt sich der etwas zackige Verlauf bei einer Hinterradbremsung,
was sich aber nicht negativ auf die Verzögerung auswirkt. Man kommt hierbei auf einen
maximalen Verzögerungswert von ca. 3,5 m/s². Ob sich die hydraulische Scheibenbremse
auch bei Nässe bewährt, zeigt das nachstehende Diagramm.
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0,8 1,0 1,2 1,5 1,7 2,0 2,2 2,4 2,7 2,9 3,2 3,4 3,6 3,9
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Vollbremsung Vorderradbremsung Hinterradbremsung
Diagramm 16: Bremsungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (hydraulische Schreibenbremse, nasse Fahrbahn)
Wie erwartet können selbst bei Nässe noch immer sehr gute Verzögerungswerte realisiert
werden. Mit diesem Bremssystem lassen sich auf nasser Fahrbahn noch Werte realisieren,
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die andere Bremssysteme nicht mal auf trockener Fahrbahn erreichen. Die Voll- und
Vorderradbremsung weisen deshalb so ähnliche Kurven auf, da man die Konzentration
beim Verzögerungsvorgang hauptsächlich auf die aggressiv greifende Vorderradbremse
legen muss, um einem Überschlag vorzubeugen. Die maximalen Verzögerungswerte bei
der Voll- und Vorderradbremsung belaufen sich auf etwa 6,2 m/s² und bei der
Hinterradbremsung beträgt der maximale Wert etwa 3,0 m/s². Im Mittel ergäbe das eine
Differenz zu den Werten auf trockener Fahrbahn von rund 10%.
Der Unterschied zu einem Hardtail Mountainbike mit hydraulischen Scheibenbremsen fällt
nicht sehr groß aus, d.h. dass das verwendete Fahrwerk nur einen vernachlässigbar
geringen Einfluss auf die Verzögerungswerte hat. Als Gegenüberstellung sind die
ermittelten Werte (auf trockener Fahrbahn) wie folgt abzulesen.
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0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6
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Vollbremsung Vorderradbremsung Hinterradbremsung
Diagramm 17: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (hydraulische Scheibenbremse, trockene Fahrbahn)
Im Diagramm 17 kann man den Unterschied zum Diagramm 15 nur sehr schwer
erkennen, dies lässt die Schlussfolgerung zu, dass das Fahrwerk wenig Einfluss auf die
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Verzögerungswerte hat. Abgesehen von dem Verlauf der Hinterradbremsung, der sich
wegen der fehlenden Schwinge etwas ruhiger verhält, was aber wenig am Wert der
Verzögerung ändert, sind die Kurven bei einem Hardtail Mountainbike und einem
Fullsuspension Mountainbike nahezu identisch.
4.5 Verzögerungsmessungen mit einem Hardtail Mountainbike (Cantilever Bremse)
Die erreichbaren Verzögerungswerte mit einer Cantilever Bremse sind im folgenden
Diagramm abzulesen.
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0,8 1,0 1,2 1,5 1,7 2,0 2,2 2,4 2,7 2,9 3,2 3,4 3,6 3,9 4,1
Zeit in [s]
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Vollbremsung Hinterradbremsung Vorderradbremsung
Diagramm 18: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (Cantilever Bremsen, trockene Fahrbahn)
Es zeigt sich auch hier ein ähnlicher Verlauf der Voll- und Vorderradbremsung, die einen
maximalen Verzögerungswert von etwa 4,9 m/s², abzüglich des Korrekturwertes,
aufweisen. Die Hinterradbremsung zeigt auf Grund der geringeren Radlast, hervorgerufen
durch den Verzögerungsvorgang, einen erwartungsgemäß niedrigeren Messwert von etwa
3,1 m/s² an. Bei schlechter Witterung wurde der Cantilever Bremse oft eine schlechte
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Bremswirkung attestiert. Das Bremsresultat einer Cantilever Bremse bei Nässe wird im
nächsten Diagramm veranschaulicht.
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0,9 1,2 1,4 1,7 1,9 2,1 2,4 2,6 2,9 3,1 3,3 3,6 3,8 4,1 4,3 4,5
Zeit in [s]
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Vollbremsung Vorderradbremsung Hinterradbremsung
Diagramm 19: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (Cantilever Bremse, nasse Fahrbahn)
Unter den Mountainbike Felgenbremsen schneidet die Cantilever Bremse am schlechtesten
ab, obwohl sie jedoch bei Nässe auch nicht mehr Bremsleistung als die anderen
Bremssysteme verliert. Bei der Voll- und Vorderradbremsung macht sich die Nässe kaum
bemerkbar und es wird immerhin noch ein Verzögerungswert von ca. 4,8 m/s² erreicht. Die
Hinterradbremse büßt hier etwas mehr an Bremswirkung ein und es werden noch etwa 2,6
m/s² erreicht.
4.6 Verzögerungsmessung mit einem Hardtail Mountainbike (Hydraulik Felgenbremse)
Ob die Bremsleistung der hydraulischen Felgenbremse an die hydraulische
Scheibenbremse anknüpfen kann, zeigt das nachstehende Diagramm.
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0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8
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Vollbremsung Vorderradbremsung Hinterradbremsung
Diagramm 20: Bremsungen mit einem Hardtail Mountainbike (hydraulische Felgenbremse, trockene Fahrbahn)
Die Messwerte mit einem Hardtail Mountainbike mit hydraulischen Felgenbremsen
unterscheiden sich kaum oder nur sehr wenig von den Verzögerungsverläufen der V-
Brake, was sich auch bei Nässe bestätigt. Demnach belaufen sich die Verzögerungswerte
bei einer Vollbremsung auf ca. 6 m/s². Bei der Vorderradbremsung ist der Wert etwas
geringer als bei der V-Brake und beträgt ca. 4,8 m/s². Die Hinterradbremsung erzielt
Verzögerungen von etwa 3,1 m/s². Abschläge bei Nässe belaufen sich auf etwa 10 – 15%.
Als Ergebnis ist hier festzuhalten, dass die hydraulische Felgenbremse etwas schlechter
abschneidet als die hydraulische Scheibenbremse.
4.7 Verzögerungsmessungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (Seilzug-
Scheibenbremse, trockene Fahrbahn)
Häufig findet man an nicht hochwertigen Mountainbikes die mechanischen Seilzug-
Scheibenbremsen, die von der Bremsleistung aber nicht mit der hydraulischen
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Scheibenbremse zu vergleichen ist, da man hier eine vergleichsweise hohe Handkraft
aufbringen muss, um eine gute Bremswirkung zu erzielen. Die gemessene Seilzug-
Scheibenbremse ist eine qualitativ hochwertige Bremse in der Rubrik der Seilzug-
Scheibenbremsen und kennzeichnet somit den maximal erreichbaren Verzögerungswert
mit einer solchen Bremse.
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0,9 1,1 1,4 1,6 1,8 2,1 2,3 2,6 2,8 3,0 3,3 3,5 3,8 4,0
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Hinterradbremsung Vollbremsung Vorderradbremsung
Diagramm 21: Bremsungen mit einem Fullsuspension Mountainbike (Seilzug-Scheibenbremse, trockene Fahrbahn)
Sowohl bei der Vollbremsung als auch bei der Vorderradbremsung ergeben sich hier ganz
gute Verzögerungswerte (ca. 5,9 m/s²) jedoch nur mit sehr viel Kraftaufwand. Solche
Bremsen sind also für lange Gefälle weniger gut geeignet. Bei der Hinterradbremsung ist
der Verzögerungswert mit etwa 3,1 m/s² ähnlich gut wie bei den anderen Bremssystemen.
Der letzte Anstieg der gelben Kurve ist auf Grund des abhebenden Hinterrades wieder zu
vernachlässigen. Bei Nässe ist das Bremssystem vergleichsweise stabil und es ergeben sich
im Mittel Verzögerungsverluste von etwa 15%.
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4.8 Verzögerungsmessungen mit einem Rennrad (Seitenzugbremse)
Da auf einem Rennrad in der Regel sehr dünne Reifen mit sehr wenig Profil montiert sind,
ist davon auszugehen, dass die Verzögerungswerte allein aus diesem Grund, vor allem bei
Nässe, geringer ausfallen werden. Im Folgenden werden Bremsverläufe mit einem Rennrad
auf trockener Fahrbahn dargestellt.
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0,8 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,3 2,5 2,7 3,0 3,2 3,5 3,7 3,9 4,2 4,4
Zeit in [s]
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Vollbremsung Vorderradbremsung Hinterradbremsung
Diagramm 22: Bremsungen mit einem Rennrad (Seitenzugbremse, trockene Fahrbahn)
Wieder sind die Verzögerungsverläufe der Voll- und Vorderradbremse fast identisch da die
Sitzposition auf dem Rennrad sehr nach vorn gebeugt ist (sportlich) und bei diesen
Bremsungen sehr konzentriert mit der Vorderradbremse gebremst werden muss um einen
Überschlag zu vermeiden. Wie erwartet sind die Verzögerungswerte geringer als bei den
anderen genannten Fahrradtypen. Die Werte bei der Voll- und Vorderradbremsung
belaufen sich demnach auf etwa 5,3 m/s². Bei der Hinterradbremsung ist der Wert ebenfalls
vergleichsweise niedrig und beträgt rund 2,3 m/s². Bei Nässe fallen diese Werte noch etwas
ab, was das untenstehende Diagramm zeigt.
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0,7 0,9 1,2 1,4 1,7 1,9 2,1 2,4 2,6 2,9 3,1 3,3 3,6 3,8 4,1 4,3 4,5
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Vollbremsung Vorderradbremsung Hinterradbremsung
Diagramm 23: Bremsungen mit einem Rennrad (Seitenzugbremse, nasse Fahrbahn)
Bei der Vollbremsung beläuft sich der maximale Verzögerungswert auf etwa 4,1 m/s²
wenn die höheren Werte, die aus dem abgehobenen Hinterrad resultieren, außer Acht
gelassen werden. Bei der Vorderradbremsung kommt man auf einen Maximalwert von ca.
4,5 m/s². Der Verzögerungswert bei der Hinterradbremsung sinkt im Gegensatz zur
Bremsung auf trockener Fahrbahn von 2,3 m/s² auf etwa 2,0 m/s² ab.
4.9 Verzögerungsmessungen mit einem älteren Straßenrad (Seitenzugbremse)
Der schlechteste Verzögerungswert ist mit diesem Bremssystem bzw. Fahrradtyp zu
erwarten, da die Technik veraltet ist und oft auch die Beläge schon gewechselt wurden,
womit die Reibpartner Felge/Bremsbelag evtl. nicht mehr exakt aufeinander abgestimmt
sind. Des Weiteren sind die Reifen nur sehr gering profiliert, d.h. sie weisen also nur eine
Lauffläche auf. Das folgende Diagramm zeigt die Verzögerungsverläufe eines solchen
Fahrradtyps mit Seitenzugbremse.
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VollbremsungVorderradbremsungHinterradbremsung (Rücktrittbremse)
Diagramm 24: Bremsungen mit einem älteren Straßenrad (Seitenzugbremse, trockene Fahrbahn)
Hier wird bei einer Vollbremsung nur ein maximaler Verzögerungswert von ca. 4,2 m/s²
erreicht, die Vorderradbremse verzögert im Vergleich zu allen anderen getesteten
Bremssystemen sehr schwach (ca. 2,6 m/s²). Bei der Hinterradbremsung mit der
Rücktrittbremse ist der Wert auf Grund der Lastverteilung, wie b