Dreh-Momente am Dienstag: Von Bremsen und Lenkern

Mal wieder eine Ausgabe Dreh-Momente am Dienstag. Heute geht es mal wieder wirklich um Drehmomente: nämlich die, mit denen man Dinge an seinem Lenker montiert – ein spannenderes Thema, als man meinen würde. In ungünstigen Fällen kann hier nämlich ein Sicherheitsrisiko entstehen!

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Grundsätzlich ist es ja so: Lenker haben einen kreisförmigen Querschnitt. So kann man sie einerseits leicht aus Rohren herstellen, andererseits kann man Bremse, Griff und Schalthebel entsprechend der eigenen Vorlieben verdrehen. Einziger Haken: Die Bedienelemente sollen sich natürlich nicht ungewollt verdrehen. Deshalb schraubt man sie fest. Ende der Geschichte, kein Problem? Mitnichten.

# Ein Lenker auf dem Prüfstand - die Norm verlangt nicht nach der montierten Bremse, sinnvoll ist dieser Test aber allemal. Die Bremsenklemmung kann den Lenker schwächen.

Das Problem ist nämlich: Wie fest schraubt man sie denn nun? Und was macht die Klemmung mit dem Lenker? So lange Lenker relativ dickwandige Rohre aus Stahl (gut, das ist länger her) oder Aluminium (weit verbreitet) sind, passiert in aller Regel: nichts. Ich habe mir lange Zeit nie Gedanken gemacht, wie die Klemmung der Bremse ausgeführt ist: Durch eine oder zwei Schrauben, eine eckige oder runde Abstützung – viele verschiedene Konzepte, die alle gut zu funktionieren schienen.

Leichtbau am Lenker

Doch seit Hersteller von Lenkern versuchen, jedes Gramm Gewicht zu sparen, wird die Sache schwieriger. Lenker werden seit vielen Jahren erfolgreich auch aus Carbon hergestellt, und ständig sinken die Gewichte immer weiter. Möglich wird das durch geringere Wandstärken. Dass die Lenker trotzdem hohe Belastungen aushalten, liegt am richtigen Material und dem richtigen Einsatz. Wenn die Kohlenstofffasern günstig – nämlich in Längsrichtung und flächig – belastet werden, so können selbst wenige Fasern enorme Lasten aushalten. Folglich kann die Wandstärke gerade im Bereich der Griffe und der Bremsenklemmung (hier wirken geringe Hebel und deshalb auch nur vergleichsweise geringe Spannungen, die Kraft wird schön flächig durch Hand und Griff eingeleitet) extrem reduziert werden. Einziger Haken: Lokal eingeleitete Kräfte und Lasten aus anderen Richtungen können die Fasern nicht gut ab. Das Ergebnis: Fällt das Rad beispielsweise aufs Lenkerende, kann dieses zerbröseln, obwohl die Konstruktion im Fahrbetrieb sehr robust ist! (Natürlich können auch Lenker aus Metall versagen – die höhere Festigkeit und Steifigkeit der Fasern verleitet die Entwickler*innen aber besonders bei Carbon zu geringen Wandstärken).

# Wenig Wandstärke genügt im Fahrbetrieb im Außenbereich des Lenkers - bei Stürzen und der Montage von Komponenten sieht das anders aus.

Klemmung der Bremshebel

Kommen wir aber zurück zu Bremse und Schalthebel, die weit außen auf den Lenker geklemmt werden. Ist der Klemmbereich des Lenkers dünn ausgeführt, so kann die Klemmung hier eindrücken. Im einfachsten Fall wird der Lenker nur etwas oval gequetscht, in schlechteren Fällen drückt eine scharfe Kante von Brems- oder Schalthebel sehr lokal ins Material. In dieser Richtung leistet der Verbundwerkstoff keinen großen Widerstand, im Zweifel muss nämlich nur die Matrix (das Harz, das die Carbonfasern in Position hält) beschädigt werden. Das kann man sich ein bisschen so vorstellen, wie wenn man in einer Hängematte sitzt und in den Stoff drückt: Die Hängematte hält das Körpergewicht problemlos, doch senkrecht zur gespannten Richtung kann man das Gewebe einfach wegdrücken.

# Eine Simulation des Faserverbundwerkstoffs im Bereich der Bremsenklemmung - dargestellt ist eine (überhöhte) Eindrückung. Die Farbe zeigt an, dass eine Schädigung vor allem auch zwischen den einzelnen Lagen auftreten kann. Bild: Beast Components.

# Eine weitere Simulation, die das teils sehr lokale Eindrücken zeigt - Form, Größe und Art der Klemmung sind ganz entscheidend für die Belastung des Lenkers. Bild: Beast Components.

Die Konsequenzen können von einer schlichten Verformung der Fasern bis hin zu einem Riss in der Matrix und einer Delamination der Fasern reichen. All das führt dazu, dass die Fasern nicht mehr in der richtigen Richtung belastet werden oder nicht mehr alle zur Aufnahme der Lasten beitragen. Im schlimmsten Fall kommt es dann bei einer späteren, großen Belastung (etwa bei einer Landung nach einem Sprung oder beim Anbremsen auf eine Kurve) zu einem Versagen. Nachdem sich Kohlenstoff-Faserverbundwerkstoffe in aller Regel nicht verbiegen, sondern spröde brechen, reden wir hier von einem katastrophalen Ereignis, der Lenker bricht genau im Bereich der Schädigung in zwei Teile. Die Folgen eines Lenkerbruchs kann sich jeder ausmalen – Ex-Racer Sascha Meyenborg beispielsweise verlor in einer solchen Situation um ein Haar seinen Daumen, die Bilder ersparen wir uns.

# Etwa so sieht ein Bruch in Zusammenhang mit der Bremsenklemmung aus - Bild von Forum-User Blue Rabbit, dem hierbei zum Glück nichts passiert ist!

Lösungsansätze

Wie umgeht man dieses katastrophale Versagen? Der erste Ansatz heißt oft: Drehmoment beachten! Das stimmt schon, ein Drehmomentschlüssel ist ein guter Start. Doch nachdem die auf den Lenker wirkende Belastung extrem davon abhängt, wie leichtgängig die Schraube ist (Ist das Gewinde verschmutzt? Wird Loctite verwendet? Oder umgekehrt Fett?) ist das Drehmoment kein sicherer Weg, den Lenker zu schonen.
Eine „sanfte“ Lenkerklemmung durch die Bremse ist wünschenswert – ohne scharfe Kanten, mit möglichst gleichmäßigem Druck am Umfang und einer großen Klemmfläche. Warum Bremsenhersteller teilweise sehr klein und recht scharfkantig abstützen, ist mir nicht klar. Alternativ kann der Lenker versuchen, den Einfluss der Kanten zu mildern, zum Beispiel durch eine weichere Außenschicht, die den Druck verteilt. Glasfasern, Kunststofffasern oder schlicht eine Kunststofflage eignen sich. Auch eine erhöhte Reibung kann genutzt werden, um den Bremshebel mit minimalem Drehmoment verdrehsicher zu befestigen.

# Bike Ahead Composites verwendet Gummi, um den Lenker sanfter zu klemmen - die so genannte No Slip Application bezeichnet einfach ein einvulkanisiertes Gummi-Patch.

Ausreichend Wandstärke im Bereich der Klemmung wäre aber wohl die einfachste sichere Lösung. Das wird häufig auch genau so praktiziert. Es widerspricht eben nur der Idee des extremen Leichtbaus – aber vielleicht ist genau der am Lenker einfach nicht angebracht, zumindest nicht ohne Einschränkungen bezüglich der Kombination von Lenker und Bremse.

An der Stelle noch ein paar Sätze zu einem Hersteller, der sich das Thema simulativ und auf dem Prüfstand genau angeschaut hat. Der Komponentenhersteller Beast aus Dresden hat als Reaktion auf die „neuen“ Klemmendesigns eine Version 2.0 seiner Lenker vorgestellt. Welche Klemmendesigns alles „neu“ sind, wird in der Pressemeldung (Artikel: Beast Components Flat und Riser Bar 2.0: Neue Lenker jetzt noch stabiler!) nicht geklärt, explizit werden aber SRAM und Shimano genannt. Die neuen Lenker nutzen ein Kunststoff-Vlies im Bereich der Bremsenklemmung. Auf der Homepage heißt es dazu: Dies „ermöglicht dir die freie Auswahl deiner gewünschten Bremse“. Weiterhin nehme man „das Mehrgewicht von ca. 20 g im Vergleich zu den alten Modellen in Kauf, denn es liefert euch wesentlich mehr Sicherheit“. Für mich klingt das erst einmal gut, denn Sicherheit geht vor. Im zweiten Moment impliziert es aber:

Dass an den Lenkern ohne Vlies nicht alle Bremsen montiert werden dürfen.
Die alten Lenker ohne Vlies wesentlich weniger Sicherheit liefern.

Falls dem so ist, sollte Beast die „alten“ Lenker entsprechend kennzeichnen oder besser nicht verkaufen. Falls nicht, würde ich den Text überdenken – und auch in der Kommunikation auf Nummer Sicher gehen.

# Auch diese Belastungsrichtung mag ein Lenker gar nicht - während das einfache Ablegen selten ein Problem darstellt, können Stürze den Lenker leicht beschädigen.

Fazit

Jeder einzelne Unfall durch einen im Bereich der Bremse versagenden Lenker ist einer zu viel. Daher sollten Lenkerhersteller und Prüfinstitute den Einfluss der Bremse unbedingt berücksichtigen. Kund*innen sollten bei der Montage vorsichtig vorgehen und versuchen, mit einem möglichst geringen Drehmoment eine ausreichende Verdrehsicherheit zu erreichen. Für mich persönlich gilt: Der Lenker muss nicht der leichteste sein. Er muss sicher sein. Und ich will mir keine Gedanken bei der Wahl und Montage der Bremse machen müssen.

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Fazit

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