Die Scheibenbremse
Die Scheibenbremse dient dazu, an einer Drehachse abgenommene kinetische Energie in Wärme umzuwandeln. Sie wird hauptsächlich in Personen-, kleinen Lastkraftwagen und Motorrädern eingesetzt.
Grundsätzlich besteht sie aus der Bremsscheibe und dem Bremsträger, an welchem der Bremssattel befestigt ist. Dieser umgreift die Scheibe und enthält die Bremskolben, welche die Bremsbeläge gegen die Scheibe drücken. Als Erfinder der Scheibenbremse gilt der deutsche Ingenieur Dr. Ing. Hermann Klaue, im Jahre 1939.
Die Scheibenbremse weist eine mit dem Rad mitlaufende Bremsscheibe auf, an die von beiden Seiten Bremsbeläge gepresst werden. Diese sind im so genannten Bremssattel angebracht, der die Scheibe umspannt. Das Auslösen der Bremse erfolgt in der Regel durch Aktivierung eines Hauptbremszylinders, der über ein Leitungssystem mit Hilfe einer Bremsflüssigkeit die Bremskolben hydraulisch bewegt. Als Hydraulikflüssigkeit dient eine spezielle, hochsiedende Bremsflüssigkeit.
Je nach Konstruktion unterscheidet man zwischen Ein- und Mehrkolbensätteln sowie zwischen Fest- und Schwimmsattelbremsen: Einkolbensättel haben nur einen Bremskolben, sie sind vor allem bei PKW sowie kleinen motorisierten Zweirädern oder bei Sportfahrrädern zu finden; diese Bauweise bedingt einen Schwimmsattel. Bei Festsattelbremsen ist der Sattel unbeweglich und Bremskolben befinden sich auf beiden Seiten der Scheibe. Eine Festsattelbremse hat also doppelt soviele Bremskolben wie eine Schwimmsattelbremse und ist daher meist teurer.
Um den Anpressdruck gleichmäßiger über die Reibfläche zu verteilen und die Betätigungskräfte zu senken, werden teils mehrere Kolben pro Seite eingesetzt. Bei Motorrädern, die keinen Bremskraftverstärker besitzen, kommen daher meist 4-, bei Sportmodellen aber auch 6- und 8-Kolben-Bremsen zum Einsatz.
Schwimmsattelbremsen dagegen haben die Kolben nur auf einer Seite der Scheibe, der beweglich aufgehängte Sattel überträgt den Druck mechanisch auf die andere Seite der Bremsscheibe: Vorteile sind geringere Bauhöhe - die Bremse kann so besser platziert werden - und die preiswertere Herstellung. Nachteil: Größere Verwindung und dadurch ungenauerer Druckpunkt. Hochwertige Bremsen für extreme Belastungen sind in der Regel Festsattelbremsen, bei denen der Sattel aus einem Teil gegossen wird. Sie werden zum Beispiel in Sportmotorrädern und Sportwagen eingesetzt.
Die Bremsscheiben sind sehr hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt: Um ein 1.500 kg schweres KFZ innerhalb von 10 Sekunden von 200 km/h zum Stillstand abzubremsen, leistet die Bremsanlage 230 kW. Diese Energiemenge gilt es in Form von Wärme abzuführen. Bei Supersportwagen sind die Bremsanlagen auf über ein Megawatt Bremsleistung dimensioniert.
Überhitzte Bremsscheiben
Überhitzte Bremsscheiben vermindern die Leistung der Bremse im wesentlichen aus zwei Gründen:
Der Reibungskoeffizient von Eisenlegierungen vermindert sich bei hohen Temperaturen (im Bereich der Glut ab 500° C).
Die aus dem Guss ggf. nicht ganz gleichmäßige Gefügestruktur der Scheibe führt zu Wärmespannungen und damit potentiell zum bleibenden Verzug der Scheibe. Der seitliche Schlag macht sich dann durch Vibration im Bremspedal oder -hebel bemerkbar und führt zu deutlich verzögertem Ansprechen und verminderter Bremsleistung.
Das Phänomen ist gefährlich, weil es teils erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit auftritt und dann auf einem Bremsenprüfstand nicht feststellbar ist. Eine weitere Folge des Verzugs können Spannungsrisse sein, die dann die Wärmeableitung weiter verschlechtern und in Folge zu einem Bruch mit verheerenden Folgen (Abriß des Radträgers) führen können.
Die Lebensdauer einer Bremsscheibe wird durch die vom Hersteller genannte Verschleißgrenze begrenzt, d.h. die Mindestdicke der durch die Beläge mit der Zeit abgeschliffenen Scheibe. Teils ist dieser Wert so bemessen, dass bei seinem Erreichen noch genau ein Satz Bremsbeläge verbaut und abgefahren werden kann. Nach der - für dieses Fahrzeug / Fahrer - typischen Kilometerleistung werden dann Scheiben und Beläge gemeinsam gewechselt. Aus den o.g. Gründen kann es aber auch vorher angezeigt sein, die Bremsscheiben zu wechseln.
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