Shimano Patent für elektrische Fahrrad-Bremsen: Bremsen bis der Akku streikt?

Elektrisch betätigte Fahrradbremsen: Ein neues Patent des Shimano Konzerns für sorgt für Wirbel, planen die Japaner doch offensichtlich ganz im Ernst, elektrisch betätigte Bremssysteme an Fahrräder zu bauen. Warum das (vielleicht) weniger irre ist, als es zunächst klingt, erfährst du hier.

Elektrisch betätigte Fahrradbremsen: Ein neues Patent des Shimano Konzerns für innovative Bremssysteme sorgt für Wirbel, planen die Japaner doch offensichtlich ganz im Ernst, elektrisch betätigte Bremssysteme an Fahrräder zu bauen. Warum das (vielleicht) weniger irre ist, als es zunächst klingt, erfährst du hier.

Shimano – Elektrisch unterstützte Bremsen im Anmarsch?

Das am 30. April 2024 veröffentlichte US-Patent von Shimano mit der Nummer 11,970,237 deutet auf die Entwicklung neuer, elektrisch betätigter Bremssysteme am Fahrrad hin. Bereits im Mai 2019 eingereicht und ursprünglich in Japan im Jahr 2018 beantragt, zeigt dieses Patent Shimanos Forschung und innovative Ansätze im Bereich elektrisch betätigter Fahrradbremsen.

Das Patent beschreibt verschiedene Konzepte, darunter ein hybrides Bremssystem, das sowohl hydraulische als auch elektrische Komponenten nutzt, sowie ein vollständig elektrisch betriebenes System.

# Shimano Patent 11,970,237 – es geht, wie immer, um Fahrräder: Diesmal hat sich die Erfinderwerkstatt des japanischen Konzerns Konzepte für elektrische Fahrradbremsen schützen lassen.

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# Elektrisch Bremsen – ein vom Menschen gegebener Bremsimpuls wird am Lenker in ein elektrisches Signal gewandelt.

# In der Bremszange einer Scheibenbremsanlage wirkt ein Stellmotor oder Servo (71a) auf einen hydraulischen Kolben (71e), Bremsflüssigkeit wird verdrängt, Bremskolben betätigt.

Drei Hauptkonzepte aus dem Shimano-Patent

1. Hybrides Bremssystem: Kombination aus hydraulischen und elektrischen Komponenten
2. Vollständig elektrisch betriebenes Bremssystem
3. Mechanisch-elektrisches Hybridsystem mit Bowdenzug

Hybrid-Bremssystem: elektrisch und hydraulisch motiviert

Das hybride Bremssystem nutzt sowohl hydraulische als auch elektrische Komponenten. Bei Betätigung des Bremshebels wird hydraulischer Druck erzeugt, der in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dieses Signal aktiviert dann einen kleinen Motor und ein Getriebesystem, das den hydraulischen Druck auf die Bremsbeläge überträgt. Das System ermöglicht es, zwischen einem elektrischen Modus und einem traditionellen hydraulischen Modus umzuschalten. Die Umschaltung erfolgt über einen speziellen Schalter, der den Fluidfluss entsprechend lenkt.

# In dieser Zeichnung kann man oben links den Eingang einer Bremsleitung erkennen. Eine Art Umschalter (73) scheint für den Wechsel zwischen diesem und dem elektrischen System verantwortlich.

Vollständig elektrisches Bremssystem

Ein weiteres Konzept beschreibt ein vollständig elektrisch betriebenes Bremssystem, bei dem der Bremshebel ein elektrisches Signal an den Bremssattel sendet. Der Sattel wandelt dieses Signal in hydraulischen Druck um, wodurch die Bremsbeläge betätigt werden. Dieses System kommt ohne hydraulische Leitungen vom Bremshebel aus und setzt vollständig auf elektrische Steuerung.

# Vollelektrisch bremst diese Version einer hydraulischen Bremszange: Der Servomotor (91a) wirkt auf einen Hydraulikzylinder, der Rest läuft wie gehabt.

Mechanisch-elektrisches Hybridsystem

Ein drittes Konzept kombiniert mechanische Bowdenzüge mit elektrischen Komponenten. Der Bremshebel überträgt die Kraft über einen Bowdenzug zu einem Controller im Bremssattel, der das Signal elektrisch verstärkt und den Bremsvorgang auslöst. Dieses System nutzt die bewährte Mechanik von Bowdenzügen und verbindet sie mit moderner elektrischer Steuerung.

# Hier scheint oben links ein Bowdenzug das Bremssignal an die dann elektrisch/hydraulisch betätigte Bremse zu melden.

Potenzielle Vorteile und Herausforderungen

Bereits elektronische Schaltungen sollen in der Welt bekanntlich nicht nur Freunde haben. Die Folgen des Versagens oder einer Fehlfunktion einer elektronisch gesteuerten Bremskomponente wären ohne Zweifel von ganz anderer Tragweite. Warum also bewährte Systeme derart verkomplizieren? Die Antwort nach dem „Warum“ bleibt uns auch dieses Shimano Patent letztlich schuldig.

Denkt man einmal darüber nach, bietet die Integration elektronischer Signale in Bremssysteme offensichtliche Vorteile, wie zum Beispiel die Möglichkeit, moderne Assistenzsysteme wie ABS (Antiblockiersystem)  direkter und besser als bisher in vollhydraulische Systeme zu implementieren.

Ein weiterer Vorteil könnte in der einfacheren Anpassung auf verschleißende Bremsbeläge liegen. Elektrische Motoren könnten die Beläge automatisch nachstellen, wenn sie sich abnutzen, was die Wartung vereinfacht.

Auch könnte ein elektrisch angesteuertes „Brake-by-wire“-Bremssystem unter bestimmten Voraussetzungen das Verlegen von Bremsleitungen unnötig machen – was beim Design von Fahrradrahmen oder etwa Lastenrädern sicherlich einige Restriktionen beiseite räumen würde.

Eine große Sorge bleibt jedoch unübersehbar: Was passiert, wenn die Batterie leer ist? Shimano scheint dieses Problem berücksichtigt zu haben, indem das hybride System auch im traditionellen hydraulischen Modus funktioniert, um den Fahrer oder die Fahrerin auch mit leerem Akku sicher nach Hause zu bringen.

Insgesamt deutet das neue Patent darauf hin, dass Shimano die Zukunft der Fahrradbremsen aktiv mitgestaltet und bereit ist, neue Technologien einzuführen, die sowohl die Leistung als auch die Sicherheit von Fahrrädern verbessern könnten. Wir sind gespannt, wann und in welcher Form diese Konzepte ihren Weg in die Marktreife finden.

Das Shimano-E-Bremsen-Patent im Volltext

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