Maximales Drehmoment beim Bremsen in der Vorderrad-Nabe

[Intelli]

Guten Tag!

Ich möchte mir eine Vorderradnabe selber konstruieren und fräsen. Die Vorderradnabe muss die bei einer Vollbremsung mit Scheibenbremse auftretenden Momente aufnehmen können.

Ich habe jetzt mal ein bisschen konstruiert, simuliert und gerechnet:

• 130 kg Fahrer + Fahrrad
• 72,5 cm Raddurchmesser
• Bremsung mir 1g (9,81 m/s²)

Gebremst wird so stark, dass das Hinterrad keine Haftung mehr hat, aber auch so, dass sich das Fahrrad nicht überschlägt.

Die Bremskraft beträgt demnach 130 kg * 9,81 m/s² = 1275,3 N
Das Drehmoment betragt 1275,3 N * 0,3625 m = 462,3 Nm

Das kommt mir sehr hoch vor und nach etwas Simulation bin ich mir nicht sicher, ob handelsübliche Vorderradnaben wirklich ein solch hohes Bremsmoment vertragen würden.

Habe ich in obiger Rechnung einen Fehler drinnen oder kennt sich hier jemand mit der Auslegung von Fahrradnaben aus und weiß, was die üblicherweise aushalten?

VG

 

[ritzel007]

Die Erdbeschleunigung spielt bei einer horizontalen Bewegung keine Rolle. Eine Bremsung ist eine negative Beschleunigung. Du musst also bei der Berechnung deine Masse und Geschwindigkeit sowie einen angenommenen oder gewünschten Bremsweg zugrunde legen.

 

[Svenska_Svenson]

Deine Rechnung stimmt, angenommen unendliche Reibung. Die hast du aber nicht.
Ich denke du musst andersherum rechnen. Was ist eine typischer Reibungswert für Fahrradreifen? Verdoppel das um auf der sicheren Seite zu sein, rechne die Kraft aus die benötigt ist die Reibung zu überkommen und das sollte dir das maximal Drehmoment geben.
Allerdings wuerde ich mir auch die anderen Kräfte anschauen. Ich denke einschlaege wie zum Beispiel ein Bordstein hoch sind bedeutender fuer die Nabe.

 

[Intelli]

PKW mit sportlichen Reifen schaffen bei Bremsen Beschleunigungen von über 1g. Komplett unrealistisch ist es daher also nicht, mit 1g zu rechnen. Es sei denn, es ist aufgrund des Schwerpunktes nicht möglich, so stark zu bremsen.

 

[Toolkid]

PKW mit sportlichen Reifen schaffen bei Bremsen Beschleunigungen von über 1g. Komplett unrealistisch ist es daher also nicht, mit 1g zu rechnen. Es sei denn, es ist aufgrund des Schwerpunktes nicht möglich, so stark zu bremsen.

nicht bei Geschwindigkeiten, wo Aerodynamik kaum Effekt hat.

 

[cxfahrer]

Die Nabe muss nicht mehr aushalten als die Speichen. Solange die nicht bis zur Streckgrenze belastet werden, und die Speichenspannung normal ist...
Wieviel N willst du denn da zur Speichenspannung noch addieren?

 

[Mr. Tr!ckstuff]

Die 462 Nm sind rechnerisch ok. Allerdings halte ich den Rechenweg über den Reibkoeffizient des Bremsbelages gegenüber der Scheibe für den besseren Weg. Den darfst du mit maximal 0,5 ansetzen. Wir gehen bei unseren Prüfstands-Überlasttests (Prüfung unseres kommenden Centerlock-Adapters und unserer Aluminium-Bremsscheibenschrauben) bis zu 600 Nm.

Bei diesen hohen Drehmomenten versagte als erstes die Speichenbohrung in der Felge. In der Praxis wird das allerdings nie und nimmer erreicht.

 

[memphis35]

Ich bewundere immer wenn jemand das Rad neu erfindet. Und bei einem Problem schon unsicher wird das die Altvorderen vor 200 od. mehr Jahren ohne Computer hinbekamen.
Wenn du jetzt die ersten theoretischen Werte ermittelt hast dann wird es richtig kompliziert auf Grund dessen die benötigten Wandstärken u. Formen des Nabenkörpers zu errechnen.

 

[Intelli]

Meiner Meinung nach sollte man alles ab und zu hinterfragen dürfen, auch das Rad kann man irgendwann mal versuchen, neu zu erfinden. Vielleicht klappt es und es entsteht etwas Besseres, vielleicht klappt es nicht und man hat es wenigstens versucht.
Ich könnte die Nabe natürlich auch einfach bauen, ohne irgendwas zu simulieren. Dann würde ich merken, ob es hält oder nicht. Eleganter ist es aber, schon vorher klug zu sein.

Die 462 Nm sind rechnerisch ok. Allerdings halte ich den Rechenweg über den Reibkoeffizient des Bremsbelages gegenüber der Scheibe für den besten Weg. Den darfst du mit maximal 0,5 ansetzen. Wir gehen bei unseren Prüfstands-Überlasttests (Prüfung unseres kommenden Centerlock-Adapters und unserer Aluminium-Bremsscheibenschrauben) bis zu 600 Nm.

Bei diesen hohen Drehmomenten versagte als erstes die Speichenbohrung in der Felge. In der Praxis wird das allerdings nie und nimmer erreicht.

Danke für deine fachliche Einschätzung, das hilft mir weiter!
Meine weitere Recherche hat außerdem ergeben, dass Motorräder in der Regel auf eine Bremsverzögerung von maximal 6,5 m/s² kommen, das reduziert die rechnerisch auftretenden Kräfte auch schon deutlich.