Fahrradbremsen dienen zum Bremsen eines Fahrrads. Nach ihrer Kraftrichtung wird zwischen radial wirkenden Klotz- und Trommelbremsen sowie axial wirkenden Scheiben- und Felgenbremsen unterschieden. Es kann zwischen Nabenbremse (beispielsweise Scheiben- oder Trommelbremsen) und Felgenbremse unterschieden werde, um so den Angriffspunkt der Bremskraft zu verdeutlichen. Bremsen sind wichtige Bauteile am Fahrrad, die der Sicherheit der Nutzer dienen, und sind – soweit mit dem Fahrrad im öffentlichen Verkehr – in der Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO) gesetzlich vorgeschrieben und geregelt (siehe § 65 StVZO). In Deutschland ist gefordert, dass Fahrräder zwei unabhängig voneinander wirkende Bremsen besitzen müssen. Die Vorschrift trifft keine Aussagen zu Bauart, Beschaffenheit oder Wirksamkeit der Bremsen.

Bremshebel

Mit Ausnahme der Rücktrittbremse wird die Fahrradbremse mit einem am Lenkerbügel befestigten Bremshebel betätigt.

Bei den mit Seilzug betätigten Bremsen unterscheiden sich die Bremshebel in Bezug auf den Seilholweg. Die klassischen Bremshebel mit kurzem Seilholweg (geringer Abstand zwischen Drehpunkt und Aufhängung des Bremsseils) sind geeignet für die Seitenzugbremse, Mittelzugbremse, Cantileverbremse, Mini-V-Brake, U-Brake, Trommelbremse und Rollenbremse. Bremshebel mit langem Seilholweg sind notwendig für die mittlerweile vorherrschende V-Bremse. Bei mechanischen Scheibenbremsen gibt es Ausführungen für beide Varianten der Bremshebel. Möglich sind auch Bremshebel, bei denen die Seilhollänge durch Veränderung des Hebelarms zwischen Gelenk und Einhängepunkt des Bremsseilnippels umgestellt werden kann.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal bei Bremshebeln für mechanische Bremsen ist die Aufnahme des Nippels des Bowdenzugs. Es gibt Birnennippel (für Rennradbremsen mit kurzer Seilhollänge) und Tonnennippel.

Ansteuerung

Die Kraftübertragung zwischen Bremshebel und Bremse erfolgt bei der mechanischen oder teilhydraulischen Bremse über einen Bremszug (= Bowdenzug/Seilzug), bei der hydraulischen Bremse über eine hydraulische Bremsleitung.

Beim Bremszug hat sich an den Anschlüssen ein De-facto-Standard entwickelt. Der Anschluss des Innenzugs an den Bremshebel erfolgt mittels eines Nippels (weiteres siehe Bremshebel), an die Bremse mittels Seilklemmung. Die Aufnahme der Außenhülle erfolgt an beiden Enden mittels einer Anschlaghülse in einer Bohrung mit leicht über 6 mm Innendurchmesser. Der Außendurchmesser beträgt bei der Hülle 5 mm, beim Zugseil 1,6 mm, seltener 1,5 mm. Vorherrschend ist die Spiralhülle, doch auch die gliederartige Hülle und die kompressionslose Hülle werden verwendet. Bremszüge werden hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Gleitfähigkeit in unterschiedlichen Qualitätsstandards gefertigt. Beim Bremszug zur Hinterradbremse kann der Innenzug abschnittsweise zwischen zwei Bremszuggegenlager und eventueller zusätzlicher Umlenkungen wie Rollen oder Führungen frei verlaufen. Dadurch wird die durch die Betätigungskraft hervorgerufene Längenänderung (Verlängerung des Innenzugs, Stauchung der Außenhülle) verringert, der Reibungswiderstand minimiert, sowie Gewicht eingespart.

Die hydraulische Bremsleitung besteht aus einem flexiblen druckfesten Schlauch, welcher mit herstellerspezifischen Anschlussstücken angeschlossen wird. Im Gegensatz zum Bremszug spielt der Reibungswiderstand sowie Korrosion, Verschmutzung und Verschleiß praktisch keine Rolle. Auch die Leitungsverlegung unterliegt weniger Einschränkungen. Hydraulisch betätigte Bremsen, die mit Bremsflüssigkeit gemäß DOT-Spezifikation befüllt sind, müssen jährlich gewartet werden, da Bremsflüssigkeit hygroskopisch ist, also Wasser aufnimmt. Bei mit Mineralöl befüllten Modellen besteht dieses Problem nicht. Der Anschaffungspreis ist vergleichsweise hoch. Das Tauschen der Bremsleitungen und besonders das anschließende Wiederbefüllen und Entlüften sind aufwändig und erfordern spezielles Werkzeug. Wenn nicht richtig entlüftet wurde, kann sich Luft im Ausgleichbehälter befinden, der über eine Membran von der Außenluft abgeschottet ist. Probleme kann es geben, wenn diese Luft etwa beim Umdrehen des Rades mit gleichzeitigem Betätigen des Bremshebels in den Hydraulikkreislauf gepumpt wird.

Vor Einführung des Bowdenzugs ab ca. 1900 wurden Bremsen mit einem Gestänge angesteuert. Die Gestängebremse war bei Gebrauchsrädern bis etwa der 1950er weit verbreitet. Mittlerweile sind Gestängebremsen nur noch bei Nostalgienachbauten zu finden. Bei der ursprünglichen Gestängebremse wird mittels eines unterhalb des Lenkerbügels angebrachten wippenartigen Hebels eine Stange nach unten zum Vorderrad gedrückt und damit in der Regel eine Klotzbremse betätigt. Eine spätere Entwicklung ist die aufwändigere Ausführung mit Zugstangen für Felgen- oder Nabenbremsen. Hier ist zusätzlich das Ansteuern einer Hinterradbremse an den Kettenstreben oder der Nabe möglich. Der gekröpfte Bremshebel ist nicht wippenartig, sondern drehbar gelagert, so dass eine kurbelartige Verbindung zur Zugstange möglich ist.

Bremswirkung und Sicherheitsaspekte

Je nach Aufbau der Bremse kann die Bremswirkung unterschiedlich stark sein. Abhängig von der Systembauart ergeben sich unterschiedliche Werte für Bremsreibung, Verschleiß und Wärmeentwicklung bei Nässe, Trockenheit und Verschmutzung. Bei manchen Systemen ist die Bremswirkung nicht konstant über den Bremsvorgang verteilt; bei Nässe müssen beispielsweise offene Bremsen erst einen gegebenenfalls vorhandenen Wasserfilm verdrängen, bis sie ihre volle Bremskraft entfalten können. Bei Felgenbremsen ergeben sich zum Teil extreme Unterschiede zwischen verschiedenen Felgenmaterialien und verschiedenen Bremsbelägen, so sind insbesondere Felgenbremsen auf Stahlfelgen für schlechte Bremskraft bei Nässe bekannt. Viele Aluminiumfelgen verlieren im Gegensatz dazu bei Nässe nur wenig Bremskraft, es gibt aber dennoch eine gewisse Varianz bis hin zu Felgen, die bei Nässe fast keine nutzbare Bremskraft erzeugen; Scheibenbremsen verlieren ebenfalls bei Nässe nur wenig Bremskraft. Scheibenbremsen mit kleinen Scheiben, Trommelbremsen und Rücktrittbremsen werden bei längerem Bremsen schneller als Felgenbremsen zu heiß, was zu reduzierter Bremskraft (Fading), zum Schmelzen von Kunststoff-Bremsleitungen und zur Zerstörung der Bremse selbst führen kann.^[1] Die Gefahr der Überhitzung kann bei Scheibenbremsen jedoch durch richtiges Bremsverhalten und richtige Scheibengröße und -bauart (schwimmende Scheibe, innenbelüftete Scheibe) stark reduziert werden.

Entscheidend für die Fahrsicherheit ist in erster Linie eine gut dosierbare Bremsleistung, um den Umständen entsprechend abbremsen zu können. Viele Fahrradbremsen sind in der Praxis aufgrund von minderwertigem Material, Verschleiß, Nässe, Verschmutzung, falscher Einstellung oder ungünstiger Felge/Bremsschuh-Kombinationen (bei Felgenbremsen) nicht voll funktionstüchtig, weshalb eine regelmäßige Wartung und Pflege wichtig ist. Ursprüngliche Bremsanlagen wie Klotzbremsen erreichen auch im einwandfreien technischen Zustand keine große Bremswirkung. Eine zu starke Bremsleistung ist am Fahrrad jedoch ebenfalls nicht erwünscht. Das Hinterrad neigt relativ schnell zum Rutschen, was die übertragbare Bremskraft limitiert. Bei zu starkem Abbremsen des Vorderrads wiederum besteht die Gefahr des Sichüberschlagens auf griffiger Fahrbahn. Bei losem oder glattem Untergrund hingegen ist die mögliche Bremskraft stark begrenzt und von der Traktion der Reifen abhängig. Ein rutschendes Vorderrad stellt in jedem Fall eine große Sturzgefahr dar, nicht zuletzt deshalb ist weniger eine maximale Bremsleistung als vielmehr eine gute Dosierbarkeit der Bremswirkung entscheidend für die Fahrsicherheit auf dem Fahrrad.

Als Vollbremsung kann eine Bremsung nur mit der Vorderradbremse angesehen werden, die das Hinterrad leicht vom Boden abheben lässt. Eine Gewichtsverlagerung nach hinten kann in dieser Situation dabei helfen, den Bremsweg zu verkürzen und die Kontrolle über das Fahrrad zu erhöhen.^[2]

Bei Fahrrädern anderer Bauart, so bei einigen Liege(drei)-rädern, (beladenen) Lastenrädern und in der Regel bei Tandems (aufrecht und liegend) kann je nach Beladung durch Bremsung kein Überschlag herbeigeführt werden. Das oder die Vorderräder blockieren, bevor dieser Fall eintritt. Bei Tandems ist die Achslastverschiebung während der Bremsung aufgrund des langen Radstands so gering, dass durch zusätzliche Nutzung der Hinterradbremse der Bremsweg stark verkürzt werden kann (im Gegensatz zu den meisten anderen Fahrradtypen).^[3]

Das Funktionieren der Bremsen wird weiterhin von deren Ansteuerung bestimmt; diese erfolgt entweder mechanisch, hydraulisch oder in Kombination über sogenannte Hydraulikkonverter.^[4] Bei der verbreiteten mechanischen Ansteuerung über Seilzüge werden die möglichen Bremskräfte um die Reibekräfte in der Zuleitung vermindert, insbesondere bei langen Zügen; vor allem beim Nachbremsen (Steigerung der Bremskraft) oder partiellen Lösen der Bremse kann das zu einer verringerten Regulierbarkeit der Bremse führen, was bei ungünstigen Traktionsverhältnissen ein Blockieren des betreffenden Rades begünstigt.

Dauerbetrieb

Die meisten Fahrradbremsen sind nicht für langes, ununterbrochenes Bremsen mit hoher Bremskraft geeignet. Die durch Reibung in Wärme umgewandelte Bewegungsenergie oder potentielle Energie kann nur begrenzt an die Umgebung abgegeben werden, so dass die Bremsen sehr heiß werden können. Das kann je nach Art der Bremse zu unterschiedlichen Problemen führen.
Besonders heiß werden Bremsen wenn sie über längere Zeit mit hoher Kraft und bei hoher Geschwindigkeit betätigt werden, wie es bei konstantem Gefälle notwendig sein kann. Hier kann versucht werden, entweder mit sehr hoher Geschwindigkeit und entsprechender Körperhaltung (damit möglichst viel Energie über den Luftwiderstand umgesetzt und somit mit geringer oder ohne Betätigung der Bremsen gefahren werden kann) oder im Mittel mit sehr niedriger Geschwindigkeit zu fahren (und sich die Bremsdauerleistung somit in Höhe der maximalen Kühlleistung befindet).

Mögliche Folgen einer Überhitzung sind:

• Bremsfading (Nachlassen der Bremswirkung, oft bei zu klein dimensionierten Scheibenbremsen),
• Reifenschaden durch Überhitzung (nur bei Felgenbremsen), Verformung der Bremsscheibe, Verdampfen/Verkohlen des Fettmantels bei der Rücktritt- oder Rollenbremse.
• Lösen des Schlauchreifens von der Felge wegen Erweichung des Reifenkitts (nur bei Felgenbremsen). Derartige Unfälle sind jedoch sehr selten.

Bremstypen

Klotzbremse

Über einen einfachen Hebelmechanismus wird bei der Klotzbremse, auch Stempelbremse genannt, ein Gummiklotz auf die Lauffläche des Reifens gedrückt. Die Bremswirkung ist gering und wird stark vom Zustand des Reifens beeinflusst (Luftdruck, Nässe, Schmutz). Der Verschleiß an Bremsgummi und Reifen ist zudem recht groß. Konstruktiv bedingt lässt sich das Gestänge der ursprünglichen Klotzbemsen nur mit bestimmten Lenkerformen kombinieren, was gestalterisch prägend für die damaligen Fahrräder war. Spätere Klotzbremsen werden mittels Bowdenzug betätigt, Vorteile sind das geringere Gewicht und die Kombinierbarkeit mit beliebigen Lenkerformen. Eine bessere Bremswirkung ergibt sich dabei jedoch nicht.

Klotzbremsen wurden bereits an den ursprünglichen Hochrädern verwendet, wobei aufgrund der Vollgummireifen Verschleiß und Reifenzustand keine so große Rolle spielten. Zudem war damals ein scharfes Bremsen aufgrund des hohen Schwerpunkts des Rades ohnehin nicht möglich. Obwohl für die späteren Fahrräder mit Luftreifen ungeeignet, wurde das einfache Prinzip der Klotzbremse zunächst übernommen. Sie erfüllte dabei den Zweck einer Zusatzbremse zum Rücktritt. Lediglich schnell gefahrene Sport- und Rennräder wurden mit einer Felgenbremse ausgestattet, um die Bremswirkung zu verstärken. Bis in die 1950er Jahre war das Stand der Technik. Der sich verbessernde Straßenzustand ermöglichte immer größere Fahrgeschwindigkeiten und erforderte bessere Bremsen. In der BRD setzte sich die Felgenbremse in den 1960er Jahren generell durch, in einigen anderen Ländern geschah das etwas später. In der DDR war die Klotzbremse an den einfach ausgestatteten Fahrradmodellen noch sehr lange in Verwendung. Selbst Ende der 1980er Jahre hatten Mifa und IFA Touring noch Modelle mit Klotzbremse im Sortiment.^[5][6] Derartige Räder wurden meist auf Felgenbremsen umgebaut, wobei häufig eine andere Felge eingesetzt werden musste, deren Profil für Felgenbremsen geeignet war. Klotzbremsen gelten schon lange als technisch veraltet, sie werden jedoch noch gelegentlich an Kinderrollern und Kinderfahrrädern verbaut.

Felgenbremse

Felgenbremsen wurden bereits am Anfang der Entwicklung des Fahrrads eingesetzt, davon zeugt beispielsweise das Patent CH6896^[7] von 1893 über eine stangenbetätigte Felgenbremse. Ursprünglich gab es diverse Funktionsprinzipien, beispielsweise eine bügelförmige Felgenbremse (Stirrup Brake, Bügelbremse oder Felgeninnenbremse), bei der beim Hochziehen eines hufeisenartigen Bügels daran befestigte Bremsklötze von unten gegen den Felgenboden gepresst werden. Insbesondere in England wurde diese historische Bauart bei Gebrauchsfahrrädern mit Stahlfelgen von einigen Herstellern (z. B. Raleigh) bis weit in die 1970er Jahre ausgeführt.^[8] Ab diesem Zeitraum gibt es nur mehr Felgenbremsen nach dem Zangenprinzip, bei dem beim Bremsen zwei gegenüberliegende Beläge aus einer Gummimischung auf die beiden Felgenflanken gepresst werden, so dass durch Reibung eine Bremswirkung entsteht. In der BRD haben sich Felgenbremsen etwa ab den 1960er Jahren als marktgängigste Bremsenart durchgesetzt, zunächst als Seitenzugbremse (Eingelenkbremse), abgelöst von der Cantileverbremse und zuletzt als V-Brake.

Mit Felgenbremsen kann eine hohe und dosierbare Bremsleistung erreicht werden. Da die Bremskraft weit außen am Umfang des Laufrads ansetzt, werden Speichen, Nabe und Rahmenteile beim Bremsvorgang nur wenig belastet. Mechanische Felgenbremssysteme sind vergleichsweise leicht, können unkompliziert aufgebaut sein und es gibt sie in preisgünstigen Ausführungen.

Die Bremswirkung von Felgenbremsen ist bei Nässe geringer als bei Trockenheit, verschmutze Felgen können zusätzlich die Bremsbeläge verunreinigen und den Verschleiß beschleunigen. Spätestens, wenn durch die Abnutzung der Bremsbeläge der Bremshebel bis knapp zum Anschlag durchgezogen werden kann, muss der Abstand zwischen Felgenflanke und Bremsbelag neu eingestellt werden. Mit der Felge wird ein tragendes Element als Verschleißteil genutzt. Bei Alu-Felgen gibt es Ausführungen mit einer Verschleißanzeige in Form von Linien oder punktförmigen Vertiefungen, die je nach Bauart beim Erreichen der Verschleißgrenze verschwinden oder sichtbar werden. Manche Alu-Felgen haben eine Beschichtung (üblicherweise Keramik), die zusammen mit dafür geeigneten (häufig grün eingefärbten) Bremsbelägen den Verschleiß verringern und die Bremsleistung bei Nässe erhöhen.

Felgenbremsen finden sich in allen Arten von Fahrrädern. Bei den Felgenbremsen wird zwischen Systemen mit nur einem Befestigungspunkt über dem Reifen (an der Gabelbrücke) und zweiteiligen Systemen mit zwei Befestigungspunkten beiderseits der Felge (an den Streben) unterschieden. Bei beiden Systemen gibt es mechanisch und hydraulisch betätigte Ausführungen.

An der Gabelbrücke angebrachte Bremsen

Diese Ausführung erfordert zur Anbringung eine Durchgangsbohrung in der Mitte der Gabelbrücke oder Bremsbrücke, durch die ein am Bremskörper angebrachter Gewindebolzen gesteckt wird. Die Verschraubung (meist M 6) erfolgt mit einer Sechskantmutter, bzw. bei heutigen Rennradbremsen mit einer Hülsenmutter. Bis in die 1990er wurde als Bremsbrücke meist eine sogenannte Pletscherplatte angebracht, an der neben der Hinterradbremse auch der Gepäckträger fixiert werden konnte. An der Gabel- bzw. Bremsbrücke angebrachte Bremsen waren über Jahrzehnte die Standardausführung beim Fahrrad. In neuerer Zeit (2013) werden diese Bremsen fast nur noch bei Nostalgieprodukten (Retrowelle) und beim Rennrad verwendet.

Der senkrechte Abstand zwischen dem Befestigungsbolzen und der Mitte der Bremsbeläge wird als Bremsmaß oder Schenkelmaß bezeichnet. Das einstellbare Bremsmaß liegt beim klassischen Rennrad zwischen etwa 40 und 50 mm, bei Cityrädern meist zwischen 60 und 80 mm. Je größer das Bremsmaß, desto schwächer wirkt die Bremse bei den meisten Bauarten.

Bei den (traditionellen) Felgenbremsen sind oder waren unter anderem folgende Bauarten üblich:

Seitenzugbremse

Beide Bremsarme sind mittig über dem Laufrad auf dem Befestigungsbolzen zangenartig gelagert. Die Betätigungsschenkel beider Bremsarme sind auf einer Seite angeordnet, so dass ein Bowdenzug dort seitlich angeschlossen werden kann. Konstruktionsbedingte Schwächen sind die langen Hebelarme der Bremsschenkel, die eine entsprechende hohe Betätigungskraft (Handkraft) erfordern, sowie ein asymmetrischer Griff bei Nachlassen der Federspannung.

Synchronisierte Seitenzugbremsen

Unter der Bezeichnung Synchron wurden ab den 1960er Jahren von der ehemaligen Firma Altenburger synchronisierte Seitenzugbremsen (Patent DE1890527U^[9]) hergestellt.^[10] Bei diesem System sind die Bremsarme – vergleichbar zur Mittelzugbremse – mittels zweier symmetrisch angeordneter seitlicher Achsbolzen auf einer Trägerplatte gelagert. Die Bremsfeder wirkt nur auf einen Bremsarm, der über einen Nocken den anderen Bremsarm steuert, so dass sich beide Bremsschenkel annähernd symmetrisch bewegen. Diese Bauart wird noch von diversen Herstellern unter der Produktbezeichnung Synchron angeboten. Ein ähnliches System wurde von der ehemaligen Firma Weinmann unter der Produktbezeichnung Symetric angeboten. Hier wirkte die formschlüssige Zwangsführung der Bremsarme in beide Richtungen, und die Bremsfeder griff auf beide Bremsarme. Diese Ausführung galt als anfällig; sie wird nicht mehr produziert. Unter der Produktbezeichnung Dual Pivot Brake (Zweigelenkbremse) wurde ab den 1990er Jahren von Shimano und deren Mitbewerbern eine mit der Synchron-Seitenzugbremse (System Altenburger) vergleichbare Rennradbremse angeboten. Auf einer unsymmetrischen, nur nach einer Seite auskragenden Grundplatte ist ein Bremsarm zentral gelagert, der andere Bremsarm am Ende der Grundplatte. Die Bremsarme greifen an einer gleitenden Kontaktstelle zwischen den Drehpunkten ineinander, so dass diese sich synchron bewegen. Mit einer Einstellschraube an der Kontaktstelle zwischen den Bremsarmen kann die Bremse ausgerichtet werden. Da im Gegensatz zur ursprünglichen Synchronbremse ein Bremsarm auf dem mittigen Zentralbolzen gelagert ist, verlängert sich aufgrund der insgesamt längeren Betätigungsschenkel der Seilholweg. Dies verringert die Betätigungskraft, bzw. es ermöglicht, die Betätigungsschenkel weniger ausladend zu gestalten, um den Bremskörper kompakter auszuführen.

Mittelzugbremse

Diese Bauart ähnelt der U-Brake, nur dass die beiden seitlichen Achsbolzen (für die Bremsarme) auf einer separaten Trägerplatte angeordnet sind. Im Gegensatz zur leichteren Seitenzugbremse sind die Bremsschenkel der Bremsarme kürzer, somit ist eine höhere Bremsleistung möglich. Wie bei der U-Brake muss der Bremszuggegenhalter (für die Außenhülle des Bowdenzugs) am Rahmen befestigt sein.

Mittelzugbremsen waren bis Anfang der 90er Jahre Standard bei Renn- und Sporträdern, sie wurden jahrzehntelang fast ohne Veränderung gebaut.

Delta-Bremse, Para-Pull Brake

Mittelzugbremse mit integriertem Bremszuggegenhalter. Um eine kompakte Form zu erreichen, wirkt bei der Delta-Bremse (von Campagnolo und Weinmann) ein scherenartiges Gestänge in einem Gehäuse auf die symmetrischen Bremsarme,^[11] beim Para-Pull System (von Shimano) eine rampenartige Kulissensteuerung,^[12] vergleichbar mit dem Funktionsprinzip der Roller-Cam Bremse. Diese Bremssysteme wurden in den 1980ern nur als Rennradbremsen hergestellt. Die Delta-Bremse von Campagnolo, die etwa 10 Jahre lang produziert wurde, galt damals als avantgardistisch und war im höheren Preissegment angesiedelt.

Spindelbremse

Die Firma Weinmann produzierte von 1984 bis etwa 1990 Felgenbremsen, bei denen eine Gewindespindel den Bremsschuh direkt auf die Felgenflanke drückt, vergleichbar mit der späteren hydraulischen Felgenbremse. Beim Modell HP Turbo – eine Mittelzugbremse – werden beide Bremsschuhe durch je eine Spindel synchron verfahren.^[13] Beim Modell PBS 300 ist der Träger der Bremsschuhe schwimmend gelagert, eine Spindel ist nur auf einer Seite vorhanden. Zusätzlich wird hier ein spezieller Bremsgriff benötigt.

Hydraulisch betätigte Felgenbremse

Hydraulische Felgenbremsen wurde erstmals um 1970 in Serie produziert. Shimano fertigte damals die durch ein Patent^[14] geschützte Felgenbremse Power Brake,^[15][16] bei der ein Hydraulikzylinder die Bremsarme spreizt. Einen anderen Ansatz beschreibt 1973 das Patent von Mathauser (USA).^[17] Hier drückt je ein Hydraulikzylinder die Bremsschuhe direkt linear an die Felgenflanke. Nach dem gleichen Prinzip fertigte Magura ab 1987 die hydraulische Felgenbremse Hydro-Stop. Durchgesetzt hat sich die Ausführung zur Montage an den Streben bzw. Gabelholmen, die Arten mit zentraler Bolzenbefestigung verschwanden wieder vom Markt. Lediglich im Rennradbereich haben aktuell (2018) Sram und Magura je ein Modell mit zentraler Bolzenbefestigung im Programm. Bei beiden Bremsen sind schwenkbare Bremsarme vorhanden, die durch einen einzigen Hydraulikzylinder betätigt werden.

Bei Rennrädern werden heutzutage (2016) von diesen Bremsbauarten praktisch nur noch die Dual Pivot Bremse (Zweigelenkbremse) – eine synchronisierte Seitenzugbremse – eingesetzt. Selten wird noch die weniger wirkungsvolle und etwas leichtere Seitenzugbremse verwendet, beim Rennrad als Single Pivot Bremse (Eingelenkbremse) bezeichnet. Die Rennradbremse hat meist noch eine Schnellentspannung des Bremszugs, um beim Radwechsel die Bremsbacken weit genug öffnen zu können. Das geringe Bremsmaß (Schenkelmaß) zwischen 40 und 50 mm ermöglicht kräftige und steife Bremsen bei geringer Größe und Gewicht. Rennradbremsen gibt es auch in einer „langen Ausführung“ (long reach) mit einem etwas größeren Bremsmaß.

An den Streben angebrachte Bremsen

Auf den beiden Gabelscheiden oder den Streben (die Sitzstreben) sitzt ein Bremssockel, der als Drehachse der Bremsarme dient. Bei der U-Brake sind die Bremssockel oberhalb der Felge angebracht, bei der Cantileverbrake und V-Brake unterhalb der Felge.

Der „Brake Booster“ oder Bremsbooster ist ein U-förmiger Bügel aus Metall, der an den Bremssockeln (Cantisockel) befestigt ist und diese somit verbindet. Bei der hydraulischen Felgenbremse ist der Brake Booster notwendig, um den Bremskörper unbeweglich auf der Achse des Bremssockels zu lagern. Bei der Seilzugbremse sind Brake Booster in aller Regel nicht erforderlich, doch sie sind auch ein Gestaltungselement um dem Fahrrad ein bestimmtes Design zu geben. Falls der Bremssockel nicht ausreichend stabil an den Streben oder der Gabel angebracht werden kann, dient ein an der auskragenden Stirnfläche des Bremssockels befestigter Brake Booster als konstruktive Verstärkung. Eine weitere mögliche Funktion ist, eine Befestigungsmöglichkeit für Anbauteile herzustellen.

Eine Möglichkeit der Bremskraftverstärkung an der Vorderbremse besteht darin, die Bremse hinter der Gabel zu montieren. Dabei drückt das beim Bremsvorgang auf den Bremskörper wirkende Biegemoment die Bremsbeläge stärker an die Felge. In diesem Zusammenhang sie „auflaufende Bremse“ genannt.^[18]

U-Brake

Die U-Brake („U-Bremse“) ist eine Mittelzugbremse mit zwei Aufhängungspunkten, die jeweils oberhalb der Felge angebracht sind. Es gibt auch Ausführungen der U-Brake mit seitlich herausgeführtem Seilzug.

Die U-Brake war besonders in den 1980er Jahren an Mountainbikes populär. Damals war es auch Mode, sie unter den Kettenstreben zu verbauen – möglicherweise rührt daher auch ihr Name, also U im Sinne von under chainstays. Diese Art der Montage sah zwar schick aus, erwies sich jedoch schnell als unpraktisch, unter anderem weil die Bremsklötze dort besonders schnell verschmutzten und die Bremswirkung nachließ.

Die U-Brakes wurden mittlerweile von den Cantileverbremsen und V-Brakes praktisch völlig vom Markt verdrängt. Weil sie aber im Gegensatz zu diesen nicht über die Streben hinausragen, sind sie noch beim Freestyle-BMX beliebt.

Direct Mount Brake

Die Direct Mount Brake ist nur im Rennradbereich zu finden. Eingeführt wurde diese Bauart von Shimano und weiteren Herstellern ab 2012. Die Direct Mount Brake kann unterschiedlich ausgeführt sein (Mittelzugbremse, Synchronbremse), gemeinsames Merkmal ist jedoch ein Befestigungsstandard, bei dem die beiden Drehachsen der Bremsarme anstelle einer Lagerung auf einer Grundplatte direkt in Gewindemuffen auf den Streben befestigt werden. Die Hinterradbremse kann auch unter den Kettenstreben angebracht sein. Gegenüber der traditionellen Rennradbremse mit zentraler Befestigung an der Bremsbrücke ist ein axiales Verdrehen des Bremskörpers (aufgrund von Unterschieden in der Andruckkraft der beiden Bremsbeläge) nicht mehr möglich.

Roller-Cam-Bremse

Das Prinzip der Roller-Cam Bremse ist in der Ausführung als Gestängebremse mindestens seit 1899 bekannt.^[19] 1927 wurde die nach dem gleichen Grundprinzip arbeitende Jeay-Bremse (Frankreich) patentiert.^[20] Charles Cunningham (USA) von Wilderness Trail Bikes (WTB) entwickelte Mitte der 1980er aus dieser Bauart, auf die er sich im Patent^[21] bezog, die Roller-Cam Brake. Die Roller-Cam Brake sitzt auf den gleichen Bremssockeln wie die U-Brake und ist im Prinzip auch so aufgebaut, nur dass die Betätigungsschenkel nicht über Kreuz liegen. An der Stelle, an der sonst der Seilzug angreifen würde, sitzen zwei Rillenrollen. Zwischen diesen Führungsrollen liegt frei beweglich eine sich nach oben kurvenartig verjüngende Schieberplatte (engl. cam). Durch Hochziehen der Schieberplatte werden die Betätigungsschenkel der Bremsarme gespreizt und dadurch der Bremsvorgang eingeleitet. Suntour fertigte diese Bremse bis Anfang der 1990er für das damals aufkommenden Mountainbike in Lizenz. Problematisch ist die Roller-Cam Brake hinsichtlich des Laufradwechsels, der Bremseneinstellung und der Gefahr, dass die frei aufgehängte Schieberplatte verkantet oder aus den Führungsrollen springt.

Shimano bot in den 1980er mit dem Para Pull System eine vergleichbare schieberbetätigte Rennradbremse an.

Cantileverbremse

Cantilever ist der englische Begriff für einen Kragarm, Ausleger oder Kipphebel, dementsprechend sind die Bremshebel dieser Felgenbremsen jeweils am unteren Ende an einer Sockelachse an einer Gabelscheide aufgehängt. Die Sockel für die Bremsarme sind de facto standardisiert und passen für alle im Folgenden aufgeführten Cantileverbremsen.

• „Klassische“ Cantilever-Bauart:
  Kam ab ca. 1930 auf („Cantilever“ 1929 von Resilion,^[22] Nicola Barra 1936, „Speedy“-Cantilever 1938 von René Herse^[23]), obwohl diese (und auch die U-Brake) bereits 1904 in einem französischen Patent dargestellt wurden.^[24] Weil herkömmliche Seitenzugbremsen vor allem an Cyclocrossern, Reiserädern (Randonneur) und Tandems wegen des durch dickere Reifen und/oder Schutzbleche größeren Abstands zwischen dem Drehpunkt an der Gabelbrücke und der Felge nicht genügend Bremskraft boten (schlechteres Hebelverhältnis), verlegten die Cantileverbremsen den Drehpunkt der Hebel auf die Gabel/Sitzstrebe unterhalb der Felge. Bekannt wurde sie aber erst mit Aufkommen der Mountain Bikes. Wegen ihrer ausladenden Bauform wurden sie Anfang der 1990er durch die „Low Profile“-Cantileverbremsen verdrängt. Dieser später auch bei preiswerten Rädern weit verbreitete Typ war bis zum Aufkommen der V-Brake marktbeherrschend. Nur noch bei Cyclocrossrädern erfreut sie sich einiger Beliebtheit.

• Pedersen, auch bekannt als Self-Energizing Cantilever:
  Die Bremsarme lagern formschlüssig auf einer mehrgängigen Spindel mit steilen, nutenförmigen Gewindegängen, welche beim rechten Bremsarm linkssteigend und beim anderen rechtssteigend sind. Sobald zwischen Bremsbelag und Felge ein Reibschluss entsteht, wird der Bremsarm in Drehrichtung des Laufrads gezogen und damit zwangsläufig auf der Spindel weiter an die Felgenflanke gedreht. Dadurch wird eine sich selbst verstärkende Bremswirkung erreicht.

Diese von David Pedersen in den USA patentierte^[25] Bremse wurde ab den späten 1980er als „Scott-Pedersen SE“ angeboten. Suntour hatte die Pedersen-Bremse ebenfalls im Programm, allerdings nur für das Hinterrad. Die Bremse galt als schwer dosierbar^[26] und war kein Erfolg. Die Fertigung wurde wieder eingestellt. Ein Indiz für den Misserfolg dieser Bremse ist die vorzeitige Aufgabe des Patents durch Nichtbezahlung der Patentgebühren.

• V-Brake/V-Bremse:
  Markenname von Shimano für eine Cantileverbremse mit seitlich herausgeführtem und in einem Rohrwinkel geführten Seilzug. Dieser Markenname wird umgangssprachlich auch für Bremsen derselben Bauart anderer Hersteller verwendet. Andere Bezeichnungen sind Linear Pull Brake oder Direct Pull Brake. Da der Bremszuggegenhalter nicht am Rahmen befestigt ist – wie bei der klassischen Cantileverbrake – ist die V-Brake für gefederte Fahrradrahmen besser geeignet. Bei Shimano war die V-Brake ab 1996 erhältlich. Im ersten Jahrzehnt gab es davon auch eine spezielle Ausführung, bei der mittels eines Hebelmechanismus der Bremsschuh in jeder Stellung parallel zur Felgenflanke gehalten wird. Bekannt wurde das Funktionsprinzip der Linear Pull Brake schon früher, so von Keith Bontrager (USA) 1988 im Kestrel Nitro^[27] oder etwas später in Deutschland von Florian Wiesmann. Auch in einem englischen Patent von 1938 sind bereits die grundsätzlichen Merkmale der V-Brake (und der U-Brake mit seitlich herausgeführtem Seilzug) zu finden.^[28]

Die Armlänge der V-Brake kann zwischen 85 mm und 125 mm liegen. Die geläufigen Ausführungen haben eine Armlänge von 100 bis 110 mm. V-Brakes mit einer Armlänge von unter 90 mm werden als Mini-V-Brake bezeichnet. Bei Mini-V-Brakes können die gleichen Bremshebel wie bei der klassischen Cantileverbremse oder Seitenzugbremse verwendet werden. Bei den üblichen V-Brakes mit längeren Armlängen sind andere Bremshebel mit längerem Seilholweg notwendig, also mit größerem Abstand zwischen Drehpunkt und Aufhängung des Bremsseils.

Hydraulische Felgenbremse (Strebenmontage)

Hydraulische Felgenbremsen zur Montage an den Streben bzw. den Gabelholmen werden aktuell (2018) fast nur von Magura hergestellt. Bei allen Modellen drücken zwei gegenüberliegende Bremszylinder die Bremsschuhe direkt linear auf die Felgenflanken. Im Gegensatz zu den meisten hydraulischen Scheibenbremsen ist eine automatische Belagnachstellung sowie der dafür notwendige Ausgleichsbehälter nicht vorhanden. Der Belagverschleiß muss manuell durch eine in die Hydraulikflüssigkeit reichende Einstellschraube am Bremshebel ausgeglichen werden. Bei Bremsen von Magura sind werksspezifische Bremsbeläge nötig, die werkzeuglos ausgetauscht werden können.

Die Befestigung der Bremszylinder erfolgt an den Cantilever-Sockeln mittels einer bügelförmigen Montageplatte, vergleichbar zum Brake Booster. Für den Ausbau des Laufrads oder des Bremsbelags ist ein Bremszylinder durch Öffnen eines Spannhebels abnehmbar. Darüber hinaus gibt es auch Ausführungen für eine Direktmontage, die ohne Montageplatte auskommen. Hier wird der Bremszylinder an jeweils zwei Gewindebuchsen oder speziellen Aufnahmeadaptern direkt an den Streben bzw. den Gabelholmen befestigt. (Hydraulikflüssigkeit und Bremsleitung siehe Kapitel Ansteuerung)

Rücktrittbremse

Die Rücktrittbremse ist eine Bremse im Hinterrad des Fahrrads. Sie wird durch Rückwärtstreten der Pedale betätigt. Das Drehmoment wird durch einen unbewegten Hebel, die Drehmomentstütze, auf den Rahmen übertragen.

In Deutschland war die Rücktrittbremse bei Alltagsrädern jahrzehntelang die Standardbremse am Hinterrad. Mit dem Vordringen der Felgenbremse ab den 1960er Jahren und der Kettenschaltung ab den 1970er, 1980er Jahren ging das Aufkommen der Rücktrittbremse stetig zurück. Aktuell (2018) hat die Rücktrittbremse vor allem in Deutschland noch eine gewisse Bedeutung bei City- oder Kinderrädern mit Getriebenabe oder mit 1-Gang-Nabe. Die Rücktrittbremse gilt als technisch veraltet und erreicht nicht die Verzögerungswerte von modernen Felgen- und Scheibenbremsen.^[29] SRAM, der Nachfolger von Fichtel & Sachs, hat 2017 angekündigt, die Produktion von Getriebenaben und somit auch von Rücktrittnaben einzustellen.

Rücktrittbremsen kommen auch an schwereren Pedelecs zum Einsatz so bei den Fahrradherstellern Kalkhoff, Pegasus, Prophete, Raleigh und Diamant. Selbst Speedpedelecs, wie von Haibike bremsen mit Rücktritt.^[30][31]

Schlecht geeignet ist die Rücktrittbremse für Einsätze mit langanhaltenden Gefällestrecken, speziell bei hohem Gesamtgewicht. Das obligatorische Bremsfett kann durch Überhitzung verdampfen oder gar verkohlen, die Nabe wird dadurch zerstört. Bei bestimmungsgemäßer Verwendung ist die Rücktrittsbremse jedoch jahrelang wartungsfrei zu benutzen und kaum zu schädigen. Das Einstellen oder Austauschen von Bremsbelägen entfällt, Bremshebel samt Ansteuerung sind nicht vorhanden. Nässe hat keine Auswirkungen auf die Bremswirkung, allerdings kann häufiges Benutzten bei Matsch und Regen den Fettmantel auswaschen und das Eindringen von Schmutz befördern.

Die Bremswirkung hängt von der Pedalstellung ab. Eine spontane Notbremsung kann daher entweder nicht ausreichend sein oder zum sofortigen Blockieren des Hinterrads führen. Generell ist die Rücktrittbremse für ein feinfühliges, wohldosiertes Bremsen schlecht geeignet. Zum Positionieren vor dem Anfahren können die Pedale nicht rückwärtsgetreten werden. Eine Kombination mit Kettenschaltungen ist nicht sinnvoll möglich. Bei manchen historischen Getriebenaben von Fichtel & Sachs ist im Handbuch vermerkt, dass beim Bremsen in höheren Gängen auch eine höhere Betätigungskraft aufzubringen ist.^[32]

Konstruktiv sind unterschiedliche Wirkungsweisen der Rücktrittbremse (in der Form als Nabeninnenbremse) verbreitet. In fast allen Fällen wird eine Hülse, die entweder in der Länge geschlitzt ist oder aus mehreren Schalen besteht, gespreizt und dadurch gegen die Innenwand des Nabengehäuses gepresst, vergleichbar zur Trommelbremse. Diese Hülse - der Bremsmantel - wird von der Drehmomentstütze formschlüssig in drehfester Stellung so gehalten, dass nur noch eine radiale Spreizung möglich ist. Der Bremsmantel sowie alle weiteren beweglichen Teile müssen von einem temperaturbeständigen Fettmantel umgeben sein. Ein Nachfetten ist nur durch Zerlegen der Nabe möglich. Bei älteren Ausführungen bis etwa in die 1980er Jahre wurde meist Schmieröl verwendet, welches über eine Öffnung im Nabengehäuse (bei Helmöler) öfters nachgefüllt werden musste.

• Rollen-Prinzip: Der Bremsmantel wird direkt durch Rollen gespreizt. Die Rollen liegen, gehalten von einem Rollenführungsring, auf einer Welle mit umlaufend angebrachten rampenartigen Erhebungen. Durch eine relative Bewegung zwischen Rollenhalter und Welle werden die Rollen angehoben und spreizen den darüber liegenden Bremsmantel gegen das Nabengehäuse. Beispielsweise funktionieren die 4-, 7- oder 8-Gang-Getriebenaben von Shimano in der Ausführung mit Rücktrittbremse nach dem Rollen-Prinzip,^[33] ebenso die weiter unten angeführte Rollenbremse.

• Konus-Prinzip: Der Bremsmantel liegt zwischen zwei kegelförmigen Konen. Der äußere Konus (Hebelkonus) ist mit der Drehmomentstütze verbunden, der kettenseitige Konus (Bremskonus) kann axial gegen den Bremsmantel verfahren werden, so dass dieser zwischen den beiden Konen gespreizt wird. Unterschiede gibt es in der Art des Freilaufs und des Antriebs des Bremskonus.
  • Die Torpedo-Freilauf-Nabe (1-Gang) arbeitet mit einem Rollen-Freilauf (Torpedo-Freilauf^[34]), dessen Rollenführungsring in der Bremsfunktion den Bremskonus axial mittels stirnseitiger rampenartiger Erhebungen zum Bremsmantel schiebt.^[35]
  • Bei der Komet-Nabe der Stempelwerke aus Frankfurt, ab 1929 von Fichtel und Sachs gefertigt,^[36] wird mittels einer hohlen Gewindespindel (an der das Ritzel befestigt ist) eine Spindelmutter verfahren, die an beiden Stirnflächen kegelförmig als Konus geformt ist.^[37] Beim Antrieb (Ritzel dreht vorwärts) stellt der kettenseitige Konus der Spindelmutter einen Reibschluss zum Innenkonus des Nabengehäuses her, der beim Freilauf^[38] (Nabengehäuse dreht schneller als das Ritzel) wieder gelöst wird, da die Gewindegänge die Spindelmutter dann aus den Innenkonus der Nabe ziehen. Beim Bremsen (Ritzel dreht rückwärts) spreizt der Konus auf der anderen Seite der Spindelmutter den Bremsmantel oder presst bei manchen Modellen die Scheiben einer Lamellenbremse aufeinander.
  • Weitere Beispiele für Rücktrittsnaben nach dem Konus-Prinzip sind die Centrix-Nabe, die von R. Gottschalk entwickelt wurde^[39] oder die Favorit-Nabe, ein Nachbau der Torpedo-Freilauf-Nabe. Auch der Rücktritt von vielen ehemals gefertigten Nabenschaltungen, wie die Torpedo-3-Gang-Nabe, funktioniert auf diese Weise.

Naben mit Rücktrittbremse wurden in den USA von den Firmen New Departure und Corbin ab 1898 produziert^[40], in Deutschland von Fichtel & Sachs unter dem Namen Torpedo ab 1903. Nur kurze Zeit später gab es auch Nabenschaltungen mit integrierter Rücktrittbremse. Mit der Nabenschaltung mit Rücktritt wurde der Grundstein für das Unternehmen Fichtel & Sachs gelegt, das nunmehr Komponenten für die Kfz-Industrie produziert. Die Fahrradtechniksparte wurde 1997 an die Firma SRAM veräußert wurde. Obwohl die „Rücktrittbremse“ heutzutage eine kettenbetätigte Nabeninnenbremse bezeichnet, gab es am Anfang der Entwicklung um 1900 auch andere Ausführungen. So produzierte beispielsweise die englische Firma BSA eine Rücktrittsbremse, bei der bei rückwärtsdrehender Tretlagewelle über eine Freilaufvorrichtung und Gestänge Bremsklötze auf die Felge gedrückt werden.^[41] Bei Rennrädern, die den Regularien der UCI unterliegen, sind Rücktrittbremsen nicht zulässig, da generell nur Bremsen erlaubt sind, die mittels Handhebel zu bedienen sind.

Rollenbremse

Die Rollenbremse ist eine Variante der Rücktrittbremse nach dem Rollen-Prinzip, nur dass die Betätigung nicht über den Rücktritt, sondern mittels herkömmlichen Bremshebel und Seilzug erfolgt.

Rollenbremsen werden nur von Shimano als Anbaubremse (Inter-M-Brake) hergestellt. Mittels einer Verzahnung können sie an den Nabenkörper von speziell dafür geeigneten Vorderradnaben und Getriebenaben montiert werden. Bei manchen Modellen ist eine mit dem Nabenkörper rotierende Kühlscheibe vorhanden. Alle inneren Teile der Rollenbremse sind, genauso wie bei der Rücktrittbremse, von einem Fettmantel umgeben. Zum Nachfetten mit dem speziellen Bremsfett ist eine Öffnung im Gehäuse vorhanden. Die Vorderrad-Inter-M-Bremse von Shimano ist mit einem vielkritisierten „Power Modulator“ ausgestattet. Dies ist eine Rutschkupplung, um die maximale Bremskraft zu begrenzen.

Wie die Rücktrittbremse ist auch die Rollenbremse nur für Einsatzbereiche geeignet, bei denen keine allzu hohe Bremsleistung erforderlich ist und die Bremsdauer nicht zu langanhaltend ist, wie bei langen Gefällestrecken.

Trommelbremse

Beim Fahrrad wird die Trommelbremse in der Ausführung als Simplex-Bremse mit durch Hebel betätigtem Spreiznocken verwendet, so wie sie auch bei einfachen Motorrädern oder Mofas mit Seilzugbremse zu finden ist. Nur wenige Hersteller produzieren noch Trommelbremsen für Fahrräder, beispielsweise Sturmey-Archer, welche diese seit 1930 im Programm hat. Der Trommeldurchmesser liegt zwischen 70 mm und 90 mm. Trommelbremsen gibt es auch in Kombination mit Getriebenaben oder Dynamonaben. Während die ähnlich wirkende Rollenbremse von der Nabe komplett abgenommen werden kann, ist die Bremstrommel bei heutigen Modellen ein Teil des Nabengehäuses. Im Unterschied zur Rollenbremse müssen die Bremsflächen fettfrei bleiben. Durch den fehlenden Fettmantel wird das Eindringen von Wasser erleichtert.

Ein spezielle Ausführung war die Böni-Trommelbremse bei früheren Schweizer Militärvelos. Dies war ab 1944 eine Anbautrommelbremse an die Torpedo-Rücktrittnabe von Fichtel & Sachs als zusätzliche mit Seilzug betätigte Bremse.

Bandbremse

Einfache Bandbremsen werden fast ausschließlich bei traditionellen Fahrrädern und Lastendreirädern chinesischer Produktion als Hinterradbremse verwendet, der Bremshebel ist dabei oft als Handbremse am Rahmen montiert.

In der besseren Form mit Metallband und Handbremshebel finden sie sich bei einigen wenigen Fahrradtypen der 1970er und 1980er Jahre. Vermehrt werden sie wieder bei Kinderfahrrädern, insbesondere bei Kinderlaufrädern eingesetzt, bei denen sie die dominierende Form der Bremse sind.

Das namengebende Band läuft lose um eine Bremstrommel, der eigentliche Bremsbelag befindet sich auf der Innenseite des Bandes. Zum Bremsen wird die Spannung des Bandes erhöht, der Durchmesser damit verkleinert. Dauerbremsen ist, wie bei vielen Fahrradbremsen, nicht sinnvoll oder führt zur starken Erwärmung von Bremstrommel und Band.

Bandbremsen stammen geschichtlich gesehen aus dem Maschinenbau (Dampfmaschinen, Werkzeugmaschinen).

Scheibenbremse

Obwohl die Scheibenbremse eine der jüngeren Entwicklungen in der Fahrradtechnik darstellt, behandelte bereits 1894 das amerikanische Patent US526317^[42] eine mechanische Scheibenbremse für das Hinterrad eines Fahrrads. Anfang der 1970er produzierten die Fahrradhersteller Schwinn (USA) und Bridgestone (Japan) Fahrräder mit Scheibenbremsen am Hinterrad. Von Shimano gab es 1972 die mechanische Scheibenbremse B700 und 1973 das hydraulische Modell B900^[43]. Der Komponentenhersteller Phil Wood (USA) hatte im gleichen Zeitraum eine Scheibenbremse im Programm. Lange Zeit blieben Scheibenbremsen am Fahrrad ein reines Nischenprodukt. Erst ab Mitte der 1990er wurde diese Bauweise speziell bei Mountainbikes populär und schaffte den Marktdurchbruch. In Cyclocross-Rennen ist sie seit der Saison 2010/11 laut Weltradsportverband UCI erlaubt.

Ausführungsarten und Konstruktionsmerkmale

Hydraulisch betätigte Scheibenbremse

Die bei weitem überwiegende Art (Stand 2018) ist die Festsattelbremse mit bis zu drei Kolbenpaaren, auch als Zwei-Kolben-Bremse, Vier-Kolben-Bremse bezeichnet. Eine automatische Belagnachstellung – die bei fast allen Modellen vorhanden ist – erfordert einen Ausgleichsbehälter am Geberkolben (Bremshebel), damit beim Lösen der Bremse der Nehmerkolben (Bremssattel) einen konstanten Abstand zwischen Scheibe und Belag einnimmt.^[44] Im Gegensatz zum Auto oder Motorrad ist der Ausgleichsbehälter durch eine Membran von der Außenluft abgeschottet. Unüblich sind Schwimmsattelbremsen; die (vermutlich) einzige Schwimmsattelbremse war das ab 1997 über ein Jahrzehnt lang produzierte Modell Gustav M von Magura.^[45] (Hydraulikflüssigkeit und Bremsleitung siehe Kapitel Ansteuerung)

Eine spezielle Ausführung ist die hydraulische Scheibenbremse der Firma BFO (Stand 2018).^[46] Im Hydraulikkreislauf eines geschlossenen Systems (ohne Ausgleichsbehälter) liegt zwischen Geber- und Nehmerkolben ein im Bremssattel eingebauter Stufenkolben, dessen größere Kolbenoberfläche zum Geberkolben zeigt. Bei gelöster Bremse ist der Stufenkolben funktionslos, da ein offenes Ventil die Hydraulikflüssigkeit durch den Kolben leitet. Beim Bremsen schließt dieses Ventil bei Erreichung des Druckpunkts (Belag berührt Scheibe) aufgrund der Druckerhöhung. Dadurch wird der Hydraulikkreislauf in zwei separate Kreisläufe getrennt und das hydraulische Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Verhältnis der Kolbenoberflächen des Stufenkolbens erhöht. In der Praxis hat sich gezeigt, dass bei dieser Ausführung Wasser als Bremsflüssigkeit möglich ist.

Mechanisch betätigte Scheibenbremse

Diese Bremsenart wird mit einem Seilzug angesteuert. Es gibt Ausführungen für Bremshebel mit kurzer Seilhollänge (Rennrad, bzw. klassische Bremsen) und langer Seilhollänge (Mountainbike, bzw. V-Brake). Bei einfachen mechanisch betätigten Scheibenbremsen sind die Beläge in einem Festsattel nur auf einer Seite linear verfahrbar; beim Bremsen wird die Scheibe vom verfahrbaren Belag auf den feststehendem Belag gedrückt. Aufwändigere mechanische Scheibenbremsen haben Beläge, die auf beiden Seiten linear verfahrbar sind, vergleichbar zur hydraulischen Festsattelbremse.^[47] Ein Einstellen der Beläge ist nur manuell möglich.

Mechanisch betätigte hydraulische Scheibenbremse

Eine mögliche Bauart entspricht der hydraulischen Festsattelbremse, nur dass der Geberkolben samt Ausgleichsbehälter ebenfalls im Bremssattel liegt und über einen herkömmlichen mechanischen Bremshebel mit Bowdenzug angesteuert wird. Alternativ können Geberkolben und Ausgleichsbehälter in einem separaten Gehäuse untergebracht werden. Diese Ausführung wird als „Konverter“ bezeichnet. An den Konverter können kompatible hydraulische Bremssättel angeschlossen werden.

Bremsscheibe

Die gängigen Durchmesser liegen bei 140, 160, 180, 200 und 203 mm. Gelegentlich werden diese Größen mit Ziffern zwischen 5 und 8 bezeichnet, die nominellen (gerundeten) Durchmesser in Zoll. Bei Rennrädern, Gravelbikes und Cyclocrossrädern sind 140 und 160 mm üblich, bei Trekkingrädern und Mountainbikes auch Bremsscheiben mit größeren Durchmessern. Möglich sind Zwischengrößen, da die Position des Bremssattels mit Adaptern angepasst werden kann. Je größer der Durchmesser der Bremsscheibe, desto höher ist die erreichbare Dauerbremsleistung.

Bei der Befestigung der Bremsscheibe an der Nabe sind die Standards Centerlock und IS2000 verbreitet. Centerlock ist ein System von Shimano, bei dem die Scheibe auf ein Vielzahnprofil geschoben und mittels eines Verschlussrings fixiert wird. Bei IS2000 hingegen wird die Bremsscheibe mit sechs Schrauben an der Nabe befestigt. Es gibt Adapter, um IS2000-Scheiben an Centerlock-Naben zu befestigen. Eine spezielle Aufnahme mit 4 Schrauben ist bei der Getriebenabe von Rohloff erforderlich.

Bei fast allen Fahrradarten ist am Vorderrad eine höhere Bremsleistung möglich, so wird meist eine größere Bremsscheibe als beim Hinterrad angebaut. Die Reibfläche besteht bei fast allen Bremsscheiben aus Stahl. Um Gewicht zu reduzieren, wurden auch Bremsscheiben mit Alu- oder Titanreibfläche entwickelt, diese verschleißen allerdings schneller. Bremsscheiben werden in Dicken von 1,8 mm bis 2,0 mm ausgeführt.

Möglich sind Bremsscheiben, die aus einem separaten Reibring auf einer Aluminiumspinne (Spider) bestehen. Um den Verzug durch Wärmeausdehnung zu minimieren, kann der Reibring auch derart befestigt sein, dass er sich radial nach außen frei dehnen kann. Diese Art wird als „schwimmende Scheibe“ bezeichnet, welche es auch mit einer erhöhten Dicke von etwa 3 mm als innenbelüftete Bremsscheibe (Stand 2018 – nur mit 203 mm Durchmesser) gibt.

Bremsbelag

Auf einer Trägerplatte ist eine harte Beschichtung aufgebracht, die als Reibbelag dient. Der Reibbelag kann aus gesintertem Metall bestehen (gesinterter Belag) oder einem Kunststoffharz als Trägermaterial, in dem Reibstoffe eingebettet sind (organischer Belag). Der Anschluss des Bremsbelags zum Bremskörper ist nicht standardisiert, sondern herstellerspezifisch und häufig noch modellspezifisch.

Bei neuen Bremsbelägen wird die volle Bremswirkung erst nach einer gewissen Einfahrzeit erreicht. In Ruhestellung sind die Bremsbeläge nur einige Zehntel Millimeter von der Scheibe entfernt. Je größer der Durchmesser der Scheibe, desto eher tritt die Möglichkeit auf, dass diese an den Belägen „schleift“.

Befestigung des Bremssattels

Zur Befestigung des Bremssattels an der Gabel oder am Rahmen gab es diverse Ausführungen (so bei IS1999), die sich ab dem Jahr 2000 auf die Standards IS2000 und Postmount verdichteten. Mittels eines Adapters sind diese beiden Standards untereinander kompatibel. Vorherrschend ist heutzutage (2017) der Postmount-Standard. Im Jahr 2015 wurde von Shimano speziell für Rennräder der offene Standard Flat Mount eingeführt.

• Postmount
  Auch als PM bezeichnet, früher gelegentlich auch als Manitou Standard, da diese Befestigungsart erstmals bei den Federgabeln von Manitou zu sehen war. Auf der Strebe bzw. der Gabelscheide befinden sich zwei pfostenartige Sockel, auf deren Stirnflächen im Abstand von 74,2 mm je eine M6 Gewindebohrung angebracht ist.^[48] Die fluchtenden Stirnflächen dieser Sockel liegen parallel zur Laufradachse. Der senkrechte Abstand der Stirnflächenebene und der unteren Sockelachse zur Laufradachse ist abhängig vom Durchmesser der Bremsscheibe. Ausgeführt werden die Größen 140, 160, 180, 200, 203 (gelegentlich mit der nominellen Zollgröße von 5 bis 8 bezeichnet). Am gängigsten ist die Ausführung 160 bzw. 6. Stimmt die PM-Sockelgröße und der Durchmesser der Bremsscheibe überein, kann ein PM-Bremssattel direkt auf den Sockel befestigt werden. Bei größeren Bremsscheiben ist ein Adapter notwendig, kleinere sind nicht möglich.
• IS2000
  Auch als Internationaler Standard oder IS bezeichnet. IS-Bremssättel sind kaum mehr im Handel (Stand 2017). Am hinteren Ausfallende wird die IS-Aufnahme noch ausgeführt, insbesondere beim verstellbaren Ausfallende. Bei Starrgabeln aus Stahl ist eine IS-Aufnahme noch üblich. In der plattenartigen IS-Aufnahme sind im Abstand von 51 mm zwei Bohrungen parallel zur Laufradachse vorhanden.^[49] Ausgelegt ist die IS-Befestigung in der Regel für Bremsscheiben mit 160 mm Durchmesser am Vorderrad und 140 mm am Hinterrad. Mit einer M6-Verschraubung kann ein IS-Bremssattel dann direkt befestigt werden. Bei größeren Bremsscheiben sind Adapter erforderlich. Heutzutage (2017) wird meist ein PM-Bremssattel mittels Adapter in eine IS-Aufnahme eingebaut.
• Flat Mount
  Dieser Standard ist nur für die Scheibendurchmesser 140 und 160 mm vorgesehen. Einsatzbereich ist das Rennrad. An der Kettenstrebe sind zwei senkrechte Durchgangsbohrungen vorhanden, so dass der auf der Kettenstrebe liegende Flat-Mount-Bremssattel für die Größe 140 direkt von unten angeschraubt werden kann. Bei der Größe 160 ist zusätzlich noch eine Adapterplatte notwendig. Die Befestigung an der Gabel erfolgt bei beiden Größen mittels einer Adapterplatte auf Sockeln, vergleichbar zum Postmount-Standard, nur dass der Achsabstand bei 70 mm liegt und das Innengewinde M5 ist.^[50] Postmount-Bremssättel können mit Adapter ebenfalls am Vorder- und Hinterrad verwendet werden.

Das Bremskraftmoment wird über die Bremssattelaufnahme nur auf einer Rahmenseite unsymmetrisch in den Rahmen oder die Gabel eingeleitet. Speziell bei der Gabel hat die unterschiedliche Belastung der Gabelholme zur Folge, dass dadurch die Gabel in sich verdreht werden kann. Generell wird der Gabelholm, auf dem der Bremssattel sitzt, wesentlich höher belastet als bei der Felgenbremse.^[51] Gabeln für den Einsatz einer Scheibenbremse müssen deshalb kräftiger ausgeführt sein. Ein Mittel um die Torsionssteifigkeit der Gabel zu erhöhen ist die Verwendung von Steckachsen.

Befestigungspositionen des Bremssattels für die Hinterradbremse

Gewöhnlich wird der hintere Bremssattel bei einem konventionellen Diamantrahmen hinter der Sitzstrebe befestigt. Diese Position ermöglicht es, die traditionelle Leitungsverlegung über das Oberrohr beizubehalten, bei möglichst geringer Länge.

Alternativ gibt es die Möglichkeit, den Bremssattel an der Kettenstrebe zu befestigen (im angelsächsischen Sprachgebrauch auch als low mount ^[52] bezeichnet). Diese Einbauposition ist besonders für Alltagsfahrräder von Vorteil, da hier Sonderlösungen für einen Gepäckträger unnötig werden.

Rekuperationsbremse

Die Rekuperationsbremse ist ein Bremstyp für Elektrofahrräder. Hier wirkt der Motor als Generator und wandelt die kinetische Energie in elektrische Energie um. Sie wird dann genutzt, um den Akku zu laden. Vorteile sind die Wartungsfreiheit und Wetterunabhängigkeit. Rekuperationsbremsen haben eine durch die Komponenten (Generator, Elektronik, Akku) begrenzte Bremsleistung. Bei vollgeladenem Akku und ohne zusätzliche Energievernichter wie Bremswiderstände sind sie zudem wirkungslos, da keine Energie mehr aufgenommen werden kann. Diese Situation kann bei Bergabfahrten eintreten. Diese Bremsenform ist daher nur eine Zusatzbremse, und es ist ein weiteres Bremssystem am Fahrrad notwendig. § 65 Abs. 1 Satz 2 StVZO verlangt für Fahrräder zwei voneinander unabhängige Bremsen. Zudem ist die Bremsleistung stark von der Raddrehzahl abhängig.

Rekuperationsbremsen bieten zum Beispiel Nabenmotoren der Firmen Alber, BionX, GoSwiss, Klever und Panasonic.^[53]

Hersteller

Bei Fahrradbremsen ist in manchen Fällen zwischen Marke und tatsächlichem Hersteller zu unterscheiden, da hier sogenannte Erstausrüster (englisch Original Equipment Manufacturer, OEM) tätig sind.

Folgende Marken und Hersteller treten häufig in Erscheinung: Diverse Handelsmarken von Fahrradteile-Großhändlern, OEM aus China und Taiwan. Weiterhin: SRAM (Avid), Shimano, Campagnolo, Dia-Compe, Tektro, TRP, FSA, Lecchi, Promax, Alhonga, Saccon (Italien), Magura (Hydraulikbremsen), Trickstuff (Scheibenbremsen, Bremsscheiben und Bremsbeläge), Alligator (Bremszüge und Bremsbeläge), SwissStop (Bremsbeläge), Hayes (Scheibenbremsen), Cane Creek, Jagwire (Bremszüge und Bremsbeläge), Sturmey-Archer und Sunrace (Trommelbremsen) sind Beispiele aus dem Jahr 2013.

Am Markt sind fast alle europäischen Hersteller verschwunden, vormals bekannte Marken waren Weinmann, Altenburger, Mafac (Frankreich) oder Zeus (Spanien). Auch wenn diese Hersteller nicht mehr existieren, treten ihre Markennamen noch am Markt auf.

• Ulrich Artmann: Fachkunde Fahrradtechnik. 6. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Haan-Gruiten 2016, ISBN 978-3-8085-2298-1.
• Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage, BVA Bielefelder Verlagsanstalt, Bielefeld 1999, ISBN 3-87073-131-1.

Weblinks

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