Maximale Bremskraft - Faktoren, Physik?

[flyingscot]

woher kommen die unterschiede?
müssen von den redakteuren kommen. physikalisch ja wohl kaum zu erklären. (solange alle bremsen die power haben das rad zum (fast) blockieren zu bringen)

Wieso? Habe ich doch oben erklärt... eine Bremse die z.B. nur 2500 Watt Bremsleistung erzeugen kann, kann nicht während des gesamten Bremsvorgangs die maximal mögliche Verzögerung (=gerade steigendes Hinterrad) erzeugen. Nur weil sie es bei 10km/h kann, muss sie es nicht auch bei 50km/h schaffen, auch nicht bei perfektem Grip.

 

[Piktogramm]

Wobei das lange nicht nur an der Bremse hängt. Erfahrungsgemäß sind da die Beläge nochmal ein sehr großer Faktor. Ebenso die Bremsscheiben. Was die Bremszange an Wärme ab kann eh es zu veränderten Bremseigenschaften kommt ist meistens erst nach einigen Höhenmetern zu schaffen

 

[Boki93]

Sehr informativer Thread, aber bei den Worten "Energie und vernichten" streuben sich mir die Haare...

Die Kinetische Energie (Bewegungskraft) wird beim Bremsen in z.T. Wärme "umgewandelt", daher erhitzt sich das Bremssystem (Körper, Beläge und Scheibe)und kann bei mangelnder Wärmeabführung (Kühlung) zu Bremskraftverlusten führen.

Falls das jemand lesen sollte, der wirklich rein garkeine Ahnung von Physik hat, Energie wird nie vernichtet, sondern immer umgewandelt!

und mir sträuben sich die Haare bei dem Wort Bewegungskraft

 

[brokenarmsdude]

War spät... hab energie gedacht und kraft geschrieben, ich entschuldige mich vielmals und tue mir diesen thread nichtmehr an, da er typischerweise mal wieder von einer diskussion in ein rumhacken auf dem vorposter übergeht, rechtschreibfehler und groß und kleinschreibung können mich mal xweise

 

[fone]

Wieso? Habe ich doch oben erklärt... eine Bremse die z.B. nur 2500 Watt Bremsleistung erzeugen kann, kann nicht während des gesamten Bremsvorgangs die maximal mögliche Verzögerung (=gerade steigendes Hinterrad) erzeugen. Nur weil sie es bei 10km/h kann, muss sie es nicht auch bei 50km/h schaffen, auch nicht bei perfektem Grip.

meine text in der klammer bitte nicht ignorieren...

ah, ich seh grad der TE erwähnt in seinem startthread auch felgenbremsen.

in der realität wird beim mountainbiken meist der untergrund die grenzen setzen.

 

[flyingscot]

meine text in der klammer bitte nicht ignorieren...

Man bekommt durch Rückverlagern des Gewichtes bei entsprechender Geschwindigkeit jede Bikebremse an ihre Leistungsgrenze, perfekten Grip vorrausgesetzt.

Aber du hast recht, diese Situation kommt sogut wie nie vor, der Grip ist üblicherweise nie so perfekt.

 

[Strampelmann]

Felgenbremsen haben auch oft eine sehr gute Performance. Im direkten Vergleich ist aber nach wenigen Höhenmetern Schluß. Auf einer Tour mit nicht alllzulanger Bergabstrecke meinte mein Kumpel, seine Felgenbremse macht Geräusche (meine Disc lief super). Bei näherer Betrachtung waren seine Felgen sehr warm. Dafür sind die Bremsgummis und Reifen/Schlauch nicht ausgelegt.

Wichtig ist auch die Bremskraft in Relation zur Handkraft. Am Ende des Tages noch bergab soll ja auch noch gehen.

 

[Cunelli]

Ich möchte mich hiermit entschuldigen dass ich salopp davon gesprochen habe, Energie zu vernichten. Selbstverständlich war damit die Umwandlung von Bewegungs- in innere Energie gemeint.
@flyingscot:
Ich kann mir nicht vorstellen, in welcher Weise die Leistung einer Bremse begrenzt sein soll. Die Leistung ist in diesem Fall das Produkt aus der Reibkraft zwischen Belag und Scheibe und der Geschwindigkeit, mit der die Scheibe durch die Beläge läuft. Angenommen (ist in der Realität nicht ganz der Fall) dass der Reibwert unabhängig von der Geschwindigkeit ist und stets die gleiche Kraft über die Bremskolben aufgebracht wird, steigt die Bremsleistung unbegrenzt mit der Geschwindigkeit an, unabhängig von der Bremse.
Natürlich gibt es Unterschiede, wie lange eine höhere Bremsleistung aufgebracht werden kann, eben wegen der Wärmeableitung aus dem System.

Zugegeben, das erklärt nicht so richtig die Unterschiede im Zeitschriften-Test. Wo die herkommen, weiß ich auch nicht. Ich könnte mir aber vorstellen, dass die Bedingungen (trockener Asphalt) so gut waren, dass mit schwächeren Bremsen die nötige Kraft nicht aufgebracht werden kann. Sei es durch Elastizitäten in Mechanik und Hydraulik oder einfach durch begrenzte Handkraft.

 

[lehni.]

Zugegeben, das erklärt nicht so richtig die Unterschiede im Zeitschriften-Test. Wo die herkommen, weiß ich auch nicht. Ich könnte mir aber vorstellen, dass die Bedingungen (trockener Asphalt) so gut waren, dass mit schwächeren Bremsen die nötige Kraft nicht aufgebracht werden kann. Sei es durch Elastizitäten in Mechanik und Hydraulik oder einfach durch begrenzte Handkraft.

Ich habe die Testbeschreibung von flyingscot so verstanden, dass die GLEICHE Bremse mit verschieden großen Scheiben getestet wurde. Die Wärmeableitung ist bei einer Bremsung vollkommen egal, macht sich erst bei längeren Abfahrten bemerkbar.
Das bessere Abschneiden der großen Scheiben liegt glaube ich am höherem Drehmoment (Drehmoment=Kraft*Radius, da orthogonal). Die Kraft ist bei gleicher Bremse, abgesehen von Überhitzung etc. gleich, also Drehmoment ~ Radius.
Erklärt aber nicht, dass der Bremsweg nur halb so lang sein könnte, denn so groß sind die Differenzen bei den Scheiben ja nicht, bewegt sich ja eig alles zwischen 160mm und 200.

 

[Blackwater Park]

Meine Aussage gilt ohne Fading. Es gab in der Bike oder Mountainbike mal eine grafische Auftragung hierzu: Bremsweg einer Vollbremsung aus ich glaube 50km/h in Relation zu Scheibengröße bei drei verschieden Bremsen (nur mit dem Vorderrad). Alles mit dem selben Rad mit Slicks auf warmen, trockenen Asphalt (perfekter Grip), selber Fahrer.

Die Ergebnisse haben mich auch überrascht: Der kürzeste Bremsweg war weniger als halb so groß wie die der längste.

Da so eine Vollbremsung vielleicht 30 Sekunden dauert, glaube ich kaum, dass Fading hier eine Rolle spielt....

Wenn alle Bremsen zu jeder Zeit die maximal mögliche Verzögerung auf den Boden bringen, woher kommen die Unterschiede?

das problem bei der interpretation dieses tests ist wohl, dass der begriff "vollbremsung" nicht definiert wurde. was ist denn das begrenzende kriterium? handkraft, bremsleistung, bodenhaftung, überschlag? ok, bodenhaftung fällt raus wegen "perfekter grip". was ist mit der handkraft? hat er so feste gedrückt, dass das HR komplett entlastet wurde? dann sollte die scheibengröße wirklich keinen unterschied machen, da die bremsleistung dann ja dieselbe ist. der unterschied kann also eigentlich nur daran liegen, dass seine handkraft nicht ausgereicht hat, um bei allen bremsen in jeder situation (auch bei fading) die durch das überschlagskriterium gegebene maximale bremsleistung zu erreichen.

und fading ist bei einer vollbremsung aus 50 km/h bestimmt auch nicht mehr zu vernachlässigen:
bremst man 100 kg von 50 km/h auf 0 ab, fallen dabei 9645 J als abwärme an. das reicht z.b., um 200 g Eisen um 107,4 K zu erhitzen, also z.b. von 20°C auf 124,7°C. und ne vollbremsung geschieht innerhalb kürzester zeit, daher wird währenddessen nur ein kleiner teil der wärme abgeführt. fading würde ich daher nicht pauschal ausschließen.

die größe der bremsscheibe spielt dabei an zwei stellen eine rolle:
- große scheiben sind schwerer, daher fällt der temperaturanstieg geringer aus
- bei großen scheiben ist die hebelwirkung größer, daher ist weniger handkraft für gleiche bremsleistung nötig

bei längeren bremsmanövern spielt natürlich auch die abstrahlleistung eine rolle, die bei großen scheiben wegen der größeren oberfläche auch besser ist.

 

[flyingscot]

das problem bei der interpretation dieses tests ist wohl, dass der begriff "vollbremsung" nicht definiert wurde. was ist denn das begrenzende kriterium? handkraft, bremsleistung, bodenhaftung, überschlag? ok, bodenhaftung fällt raus wegen "perfekter grip". was ist mit der handkraft? hat er so feste gedrückt, dass das HR komplett entlastet wurde?

Ich habe die Zeitung zwar nicht mehr, habe aber genau die Frage um die es hier geht im Januar 2008 in Bezug auf diesen Artikel hier schonmal selber gestellt. D.h. der Artikel müsste in der 01/2008 oder 02/2008 des Mountainbike Magazins enthalten sein.

Ich habe die Testbedingungen so verstanden, dass die maximal erreichbare Bremsleistung während des gesamten Bremsvorgangs erzeugt wurde, mit der eben noch kein Überschlag stattfindet. Bei geringen Geschwindigkeiten also weit weniger, als jede Bremse im Stande ist zu leisten. Anders ausgedrückt: es wurde versucht, den kürzest möglichen Bremsweg für die Bremse/Scheibe zu erfahren.

Der doppelte Bremsweg war allerdings nicht bei der selben Bremse, sondern ein Vergleich einer günstigen Bremse mit kleiner Scheibe, ich glaube des war die Shimano Deore mit 160mm-Scheibe, mit einer DH-Bremse und großer Scheibe (The One oder Code glaube ich).

 

[flyingscot]

@flyingscot:
Ich kann mir nicht vorstellen, in welcher Weise die Leistung einer Bremse begrenzt sein soll. Die Leistung ist in diesem Fall das Produkt aus der Reibkraft zwischen Belag und Scheibe und der Geschwindigkeit, mit der die Scheibe durch die Beläge läuft. Angenommen (ist in der Realität nicht ganz der Fall) dass der Reibwert unabhängig von der Geschwindigkeit ist und stets die gleiche Kraft über die Bremskolben aufgebracht wird, steigt die Bremsleistung unbegrenzt mit der Geschwindigkeit an, unabhängig von der Bremse.

Theoretisch hast du recht, allerdings nimmt die Reibung in der Praxis bei vielen Materialpaarungen bei hohen Geschwindigkeiten deutlich ab. Um die selbe Reibkraft zu erzeugen muss bei hohen Geschwindigkeiten deutlich mehr Druck ausgeübt werden und hier genau liegt die Leistungsbegrenzung jeder Bremse. Und dies ist meistens gar nicht mal die Handkraft, sondern die Elaszität des hydraulischen Systems, die den Maximaldruck des Bremskolbens limitiert.

Allerdings ist dies sicher kein richtige Leistungsgrenze ala "2500 Watt", wie ich es oben stark vereinfacht verwendete.

EDIT: Mir fällt gerade auf, dass auch bei theoretisch linear mit der Geschwindigkeit beliebig steigender Bremsleistung ab einer bestimmten Geschwindigkeit nicht mehr die maximal mögliche Verzögerung erzeugt werden kann: Die dazu benötigte Bremsleistung steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit.

 

[flyingscot]

Der Artikel ist im Netz zu finden, nicht ganz so ausführlich wie die Druckversion, vermute ich:

http://www.mountainbike-magazin.de/test/parts/test-23-scheibenbremsen-im-vergleich.201766.2.htm?skip=3

 

[J.O]

mal abgesehen das natürlich die Bremsbeläge einen unterschied machen wird es wohl auch mit der Hydraulischen Übersetzung zusammenhängen, wenn ich bei gleicher Handkraft mehr druck auf die Beläge bringen, kann komme ich schneller in den bereich der maximalen Verzögerung, und die -Beschleunigung ist dann bei gleicher Handkraft auch größer als bei einer schlechteren H-übersetzung. Das eine 160 nicht die gleiche Leistung bringen kann wie eine 203 ist ja logisch

 

[Blackwater Park]

Ich habe die Testbedingungen so verstanden, dass die maximal erreichbare Bremsleistung während des gesamten Bremsvorgangs erzeugt wurde, mit der eben noch kein Überschlag stattfindet.

dann würde die angewendete bremskraft aber überhaupt nicht mehr von der bremse abhängen, sondern nur noch von der geometrie des systems rad+fahrer. die bedingung für die maximale bremkraft ohne überschlag ist ja einfach nur: betrachte system fahrer+rad als starren körper, der um den VR-auflagepunkt rotieren kann. die maximale bremskraft ist dann gegeben, wenn das drehmoment der gewichtskraft genau gleich dem drehmoment der bremskraft ist. d.h.:
maximale bremskraft = gewichtskraft/(steigung der geraden durch schwerpunkt und VR-auflagepunkt)

 

[J.O]

dann würde die angewendete bremskraft aber überhaupt nicht mehr von der bremse abhängen, sondern nur noch von der geometrie des systems rad+fahrer. die bedingung für die maximale bremkraft ohne überschlag ist ja einfach nur: betrachte system fahrer+rad als starren körper, der um den VR-auflagepunkt rotieren kann. die maximale bremskraft ist dann gegeben, wenn das drehmoment der gewichtskraft genau gleich dem drehmoment der bremskraft ist. d.h.:
maximale bremskraft = gewichtskraft/(steigung der geraden durch schwerpunkt und VR-auflagepunkt)

Von Hand aber unmöglich da bräuchte man schon ABS

 

[flyingscot]

Ich habe mich vielleicht etwas unklar ausgedrückt:

1. Maximal erreichbare Bremsleistung mit einer bestimmten Bremse = Bremse so stark wie möglich gezogen, ohne dass es zu einem Überschlag führt.

2. Maximal mögliche Bremsleistung = Das Rad wird so stark verzögert wie möglich, ohne dass es zu einem Überschlag führt.


Bremsleistung von (1) ist immer <= Bremsleistung von (2).

Bei Gleichheit hättest du Recht, aber offensichtlich erreichen die Bremsen die nötige Bremsleistung für Fall (2) nicht für den gesamten Bremsvorgang.

 

[Blackwater Park]

Von Hand aber unmöglich da bräuchte man schon ABS

d.h. die größeren bremsscheiben im test hatten ABS eingebaut, bei den kleineren ist der tester weiter unterm limit geblieben, um sicher zu gehen dass er sich nicht überschlägt?

Ich habe mich vielleicht etwas unklar ausgedrückt:

1. Maximal erreichbare Bremsleistung mit einer bestimmten Bremse = Bremse so stark gezogen, ohne dass es zu keinem Überschlag führt.

2. Maximal mögliche Bremsleistung = Das Rad wird so stark verzögert wie möglich, ohne dass es zu keinem Überschlag führt.


Bremsleistung von (1) ist immer <= Bremsleistung von (2).

Bei Gleichheit hättest du Recht, aber offensichtlich erreichen die Bremsen die nötige Bremsleistung für Fall (2) nicht für den gesamten Bremsvorgang.

das meinte ich mit den verschiedenen begrenzenden faktoren. bei manchen bremsen ist offenbar nicht die überschlagsbedingung der begrenzende faktor, sondern andere dinge, wie z.b. begrenzte handkraft, abbrechende bremshebel, fading, hydraulik-leitungen. in dem verlinkten test wird aber auch in der "So testet MountainBIKE Scheibenbremsen" rubrik nicht erwähnt, wie dieses limit erschlossen wurde.

 

[J.O]

d.h. die größeren bremsscheiben im test hatten ABS eingebaut, bei den kleineren ist der tester weiter unterm limit geblieben, um sicher zu gehen dass er sich nicht überschlägt?

Genau ne im ernst mit einer 203 erreichst du schneller eine größere Bremskraft du kommst also schneller und dosierter an den Punkt der maximal übertragbaren Verzögerung, das ist denke ich der einzige unterschied zwischen 160 u. 203 abgesehen von den Belägen ...

 

[Kpt.Chaos]

Hallo zusammen,
auch wenns Thema sehr facettenreich ist versuch ich mal die Diskusion zur Technik (Faktoren/Physik) zurückzuführen.

Bei hydraulischen Bremsen gibt es einige wichtige Faktoren die einander beeinflussen können. Die Grundkomponenten sind:
Kolbenfläche Pumpe, Kolbenfläche Bremskolben/Sattel, Bremscheibendurchmesser/ Belagsmittelpunkt auf Scheibenradius, Bremshebellänge bzw mittlere Fingerposition, Anlenkung zwischen mittlerer Fingerposition und Pumpenkolbenmitte (Nussknackereffekt), Systeminnendruck, Wärme, Reibungskoeffizient.

Es ist eigentlich noch bisl oberflächlich sollte aber bis hierher genügen.
Was also ist eine gute Bremse?
Eine gute Bremse sollte standhaft maximale Verzögerung liefern. Tja und genau da liegt der Hase im Pfeffer. Standhaft.
Um sich vor der Eisdiele übern Lenker zu schmeissen langt fast jede Bremse mitnem stumpfen Fahrer.
Standhaft jedoch ist eine andere Galaxie, da geht es auch um längere Zeit praktikable Handkräfte, Wärmeentwicklung und deren Abfuhr.

Belagsmischungen beinflussen zusammen mit dem Scheibenmaterial den Reibungskoefizienten. Der Systeminnendruck entsteht im Zusammenspiel aus Pumpenkolbenfläche, Anlenkung, Hebellänge und Kolbenfläche im Sattel.

Tja und wie sich dann hohe Drücke und dadurch begünstigt ansteigende Temperaturen auf Fertigungstoleranzen, unterschiedliche Materialien und Konstruktionen auswirken... hm das erzählt uns demnächst bestimmt mal der Erklärbär.. ;-) Wer mag kann ja mal seinen Bremssattel mit der Hand umschliessen und mit Kraft am Bremshebel ziehen.. fast jeder kann spüren wie sich der Sattel aufweitet. Hm.. das alles hat mit Physik zu tun und umschliesst das Thema noch lange nicht umfassend.
Wie weich so ein Sattel dann unter echer Hitze würde... welche Sidepunkte verschiedene Dot4 suppen haben und wie sich dabei dann Luft im System oder gar verklemmende/verkanntende Kolben aufgrund Dehnung und Konstruktion auswirken, das führt neben den Kreiselkräften; an denen auch Bremsscheiben einen Anteil haben; für aktuelle Fahradsysteme wohl so langsam in den Randbereich. ;-)