Scheibenbremse - Disc brake

Eine Scheibenbremse ist eine Art Bremse , bei der die Bremssättel verwendet werden , um Belagpaare gegen eine Scheibe oder einen "Rotor" zu drücken , um Reibung zu erzeugen . Dieser Vorgang verlangsamt die Rotation einer Welle, wie beispielsweise eine Fahrzeugachse , entweder ihre Drehzahl zu verringern oder es stationär zu halten. Die Bewegungsenergie wird in Abwärme umgewandelt, die abgeführt werden muss.

Hydraulisch betätigte Scheibenbremsen sind die am häufigsten verwendete Bremsform für Kraftfahrzeuge, aber die Prinzipien einer Scheibenbremse sind auf fast jede rotierende Welle anwendbar. Zu den Komponenten gehören die Scheibe, der Hauptbremszylinder, der Bremssattel (der Zylinder und zwei Bremsbeläge enthält) auf beiden Seiten der Scheibe.

Entwurf

Die Entwicklung von Scheibenbremsen begann in den 1890er Jahren in England. Im Jahr 1902 entwarf die Lanchester Motor Company Bremsen, die ähnlich wie ein modernes Scheibenbremssystem aussahen und funktionierten, obwohl die Scheibe dünn war und ein Kabel den Bremsbelag aktivierte. Andere Designs waren für weitere 60 Jahre nicht praktikabel oder in Autos weit verbreitet. Der erfolgreiche Einsatz in Flugzeugen begann vor dem Zweiten Weltkrieg, und selbst der deutsche Tiger- Panzer wurde 1942 mit Scheiben ausgestattet. Nach dem Krieg begann der technologische Fortschritt 1949 mit Vierrad-Bremssattelbremsen der Crosley- Linie und einem Chrysler ohne Bremssattel. In den 1950er Jahren kam es beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans 1953 zu einer kritischen Überlegenheitsdemonstration, bei der mehrmals pro Runde aus hohen Geschwindigkeiten abgebremst werden musste. Das Jaguar- Rennteam gewann mit Scheibenbremsen ausgestatteten Autos, wobei ein Großteil der Überlegenheit der Bremsen gegenüber Konkurrenten mit Trommelbremsen zugeschrieben wurde . Die Massenproduktion begann mit dem gescheiterten Crosley-Experiment von 1949, mit einer anhaltenden Massenproduktion ab 1955 Citroën DS .

Im Vergleich zu Trommelbremsen bieten Scheibenbremsen eine bessere Bremsleistung, da die Scheibe leichter gekühlt wird. Infolgedessen sind Bremsscheiben weniger anfällig für Bremsfading, das durch Überhitzung der Bremskomponenten verursacht wird. Scheibenbremsen erholen sich auch schneller vom Eintauchen (nasse Bremsen sind weniger effektiv als trockene).

Die meisten Trommelbremsenkonstruktionen haben mindestens einen führenden Schuh, der einen Servo-Effekt ergibt . Im Gegensatz dazu hat eine Scheibenbremse keinen Self-Servo-Effekt und ihre Bremskraft ist immer proportional zum Druck, den das Bremssystem über einen beliebigen Bremskraftverstärker, Bremspedal oder Hebel auf den Bremsbelag ausübt. Dies gibt dem Fahrer tendenziell ein besseres "Gefühl" und hilft, ein drohendes Blockieren zu vermeiden. Trommeln sind auch anfällig für "Glockenmündung" und fangen abgenutztes Belagmaterial innerhalb der Baugruppe ein, beides Ursachen für verschiedene Bremsprobleme.

Die Scheibe besteht normalerweise aus Gusseisen , kann aber in einigen Fällen auch aus Verbundwerkstoffen wie verstärktem Kohlenstoff-Kohlenstoff oder Verbundwerkstoffen mit keramischer Matrix bestehen . Dieser ist mit dem Rad und/oder der Achse verbunden . Um das Rad abzubremsen , wird am Bremssattel angebrachtes Reibmaterial in Form von Bremsbelägen mechanisch, hydraulisch , pneumatisch oder elektromagnetisch gegen beide Seiten der Scheibe gedrückt. Reibung bewirkt, dass die Scheibe und das daran befestigte Rad langsamer werden oder anhalten.

Geschichte

Frühe Experimente

Die Entwicklung von Scheibenbremsen begann in den 1890er Jahren in England.

Die erste Automobil-Scheibenbremse vom Bremssatteltyp wurde 1902 von Frederick William Lanchester in seiner Fabrik in Birmingham patentiert und erfolgreich in Lanchester-Fahrzeugen eingesetzt . Die begrenzte Auswahl an Metallen in dieser Zeit führte jedoch dazu, dass er Kupfer als auf die Scheibe wirkendes Bremsmedium verwenden musste. Der schlechte Zustand der Straßen zu dieser Zeit, nur staubige, holprige Gleise, führten dazu, dass das Kupfer schnell verschleißte und das System unpraktisch machte.

1921 führte die Motorradfirma Douglas eine Art Scheibenbremse am Vorderrad ihrer Sportmodelle mit obenliegendem Ventil ein. Von der British Motorcycle & Cycle-Car Research Association patentiert, beschrieb Douglas das Gerät als "neuartige Keilbremse", die an einem "abgeschrägten Nabenflansch" arbeitet, die Bremse wurde über einen Bowdenzug betätigt . Vorder- und Hinterradbremsen dieser Art wurden an der Maschine angebracht, auf der Tom Sheard 1923 bei der Senior TT zum Sieg fuhr .

Die erfolgreiche Anwendung begann auf Bahnstreamliner Personenzüge und in Flugzeugen und Panzern vor und während des Zweiten Weltkriegs. In den USA führte die Budd Company 1938 Scheibenbremsen für den General Pershing Zephyr für die Burlington Railroad ein. In den frühen 1950er Jahren wurden Scheibenbremsen regelmäßig bei neuen Personenfahrzeugen eingesetzt. In Großbritannien, das Unternehmen der Daimler AG Scheibenbremsen verwendet auf seiner Daimler Panzerwagen von 1939, machte die Scheibenbremsen, durch die Girling Unternehmen, notwendig waren , weil in der Allradantrieb (4x4) Fahrzeug der epizyklischen Achsantrieb war in den Radnaben und ließ daher keinen Platz für konventionelle Nabentrommelbremsen .

Bei Argus Motoren in Deutschland ließ sich Hermann Klaue (1912-2001) 1940 Scheibenbremsen patentieren. Argus lieferte Räder mit Scheibenbremsen zB für den Arado Ar 96 . Der deutsche schwere Panzer Tiger I wurde 1942 mit einer 55-cm-Argus-Werke-Scheibe auf jeder Antriebswelle eingeführt.

Der amerikanische Crosley Hot Shot hatte 1949 und 1950 vierrädrige Scheibenbremsen, die sich jedoch schnell als lästig erwiesen und entfernt wurden. Crosley kehrte zu Trommelbremsen zurück, und Trommelbremsenumbauten für Hot Shots waren sehr beliebt. Der Mangel an ausreichender Forschung führte zu Zuverlässigkeitsproblemen wie Festkleben und Korrosion, insbesondere in Regionen, in denen Salz auf Winterstraßen verwendet wird. Crosley-Vierrad-Scheibenbremsen machten Crosleys und Crosley-basierte Specials in den 1950er Jahren in der SCCA H-Produktion und im H-modifizierten Rennsport beliebt. Ihr überlegenes Bremsen machte sie schwer zu schlagen. Die Crosley-Scheibe war ein Goodyear- Hawley-Design, ein moderner Bremssattel-"Spot"-Typ mit moderner Scheibe, abgeleitet von einem Design aus Flugzeuganwendungen.

Crosleys waren keine bloßen Neuheiten, obwohl sie in Kaufhäusern verkauft wurden. Der Crosley Kombi von 1948 war der meistverkaufte Kombi der Welt.

Chrysler entwickelte ein einzigartiges Bremssystem, das von 1949 bis 1953 angeboten wurde. Anstelle der Bremsscheibe mit darauf drückendem Bremssattel wurden bei diesem System zwei Spreizscheiben verwendet, die an der Innenfläche einer gusseisernen Bremstrommel rieben, die gleichzeitig als Bremsgehäuse diente. Die Scheiben spreizen sich auseinander, um durch die Wirkung von Standard- Radzylindern Reibung an der inneren Trommeloberfläche zu erzeugen . Aus Kostengründen waren die Bremsen 1950 nur beim Chrysler Crown und dem Town and Country Newport Standard. Bei anderen Chryslers waren sie jedoch optional und kosteten etwa 400 US-Dollar, zu einer Zeit, als ein gesamter Crosley Hot Shot für 935 US-Dollar verkauft wurde. Dieses Vierrad-Scheibenbremssystem wurde von der Auto Specialties Manufacturing Company (Ausco) in St. Joseph, Michigan , unter den Patenten des Erfinders HL Lambert gebaut und zuerst auf einem Plymouth von 1939 getestet . Chrysler-Scheiben waren insofern "selbsterregend", als ein Teil der Bremsenergie selbst zur Bremskraft beitrug. Dies wurde durch kleine Kugeln erreicht, die in ovale Löcher eingesetzt wurden, die zur Bremsfläche führten. Wenn die Scheibe einen ersten Kontakt mit der Reibfläche hatte, würden die Kugeln in die Löcher gedrückt, wodurch die Scheiben weiter auseinander gedrückt und die Bremsenergie erhöht würde. Dies sorgte für einen geringeren Bremsdruck als bei Bremssätteln, verhinderte Bremsfading, förderte einen kühleren Lauf und bot ein Drittel mehr Reibfläche als Standard-Chrysler-Zwölf-Zoll-Trommeln. Heutige Besitzer halten den Ausco-Lambert für sehr zuverlässig und leistungsstark, geben aber seine Greifbarkeit und Sensibilität zu.

Im Jahr 1953 waren 50 Austin-Healey 100S (Sebring) Modelle mit Aluminiumkarosserie , die hauptsächlich für den Rennsport gebaut wurden, die ersten europäischen Autos, die an die Öffentlichkeit verkauft wurden und an allen 4 Rädern Scheibenbremsen hatten.

Erster Aufprall im Rennsport

Der Jaguar C-Type -Rennwagen gewann 1953 die 24 Stunden von Le Mans , das einzige Fahrzeug im Rennen mit Scheibenbremsen, das in Großbritannien von Dunlop entwickelt wurde , und das erste Auto in Le Mans, das jemals einen Durchschnitt von über 100 Meilen pro Stunde erreichte. "Die großen Trommelbremsen der Rivalen könnten mit der ultimativen Bremswirkung mithalten, aber nicht mit ihrer beeindruckenden Ausdauer."

Zuvor, 1950, gewann ein Crosley HotShot mit serienmäßigen Vierrad-Scheibenbremsen den Leistungsindex beim ersten Rennen in Sebring (6 statt 12 Stunden) an Silvester 1950. Crosley Vierrad-Scheibenbremsen wurden von Crosleys und Crosley gegründet Specials, die in den 1950er Jahren in der SCCA H-Produktion und im H-modifizierten Rennsport beliebt waren. Ihr überlegenes Bremsverhalten machte sie schwer zu schlagen.

Massenproduktion

Der Citroën DS war 1955 der erste nachhaltige Massenproduktionseinsatz moderner Automobil-Scheibenbremsen. Das Auto verfügte unter seinen vielen Innovationen über Bremssattel-Vorderscheibenbremsen. Diese Scheiben waren innen in der Nähe des Getriebes montiert und wurden von der Zentralhydraulik des Fahrzeugs angetrieben. Dieses Modell verkaufte sich über 20 Jahre lang 1,5 Millionen Mal mit dem gleichen Bremsen-Setup.

Trotz früher Experimente 1902 von der britischen Lanchester Motor Company und 1949 von den Amerikanern Chrysler und Crosley war die kostspielige, störanfällige Technologie nicht für die Massenproduktion bereit. Versuche wurden bald zurückgezogen.

Der Jensen 541 , mit vier Scheibenbremsen, gefolgt im Jahr 1956 ausgestellt Triumph eine 1956 TR3 mit Scheibenbremsen an die Öffentlichkeit, aber die ersten Serienfahrzeuge mit Girling Front-Scheibenbremsen wurden im September 1956 gemacht.

Scheibenbremsen waren bei ihrer Einführung bei Sportwagen am beliebtesten , da diese Fahrzeuge höhere Anforderungen an die Bremsleistung stellen. Bei den meisten Personenkraftwagen sind Scheiben mittlerweile die gebräuchlichere Form, obwohl viele (insbesondere leichte Fahrzeuge) Trommelbremsen an den Hinterrädern verwenden, um Kosten und Gewicht niedrig zu halten sowie die Vorkehrungen für eine Feststellbremse zu vereinfachen . Da die Vorderradbremsen den größten Teil der Bremsleistung erbringen, kann dies ein vernünftiger Kompromiss sein.

Bei vielen frühen Implementierungen für Automobile befanden sich die Bremsen auf der Innenseite der Antriebswelle in der Nähe des Differentials , während sich die meisten Bremsen heute innerhalb der Räder befinden. Eine innenliegende Position reduziert das ungefederte Gewicht und eliminiert eine Quelle der Wärmeübertragung auf die Reifen.

Historisch wurden Bremsscheiben weltweit mit einer starken Konzentration in Europa und Amerika hergestellt. Zwischen 1989 und 2005 wanderte die Herstellung von Bremsscheiben überwiegend nach China ab.

In den USA

1963 wurde Studebaker Avanti mit Scheibenbremsen hergestellt. (Das Bendix- System war bei einigen anderen Studebaker-Modellen optional). Scheibenbremsen vorne wurden Standardausrüstung im Jahr 1965 auf dem Rambler Marlin (die Bendix - Einheiten waren optional für alle American Motors ' Rambler Classic und Ambassador - Modelle) sowie auf dem Ford Thunderbird , und dem Lincoln Continental . Auch bei der Chevrolet Corvette Stingray wurde 1965 ein Vierrad-Scheibenbremssystem eingeführt . Die meisten US-Autos wechselten Ende der 1970er und Anfang der 1980er Jahre von vorderen Trommelbremsen zu vorderen Scheibenbremsen.

Motorräder

Die ersten Motorräder mit Scheibenbremsen waren Rennfahrzeuge. MV Agusta war der erste, der 1965 auf seinem relativ teuren Tourenmotorrad 600 ein Motorrad mit Scheibenbremse in kleinem Maßstab der Öffentlichkeit mit einem mechanischen Bremsgestänge anbot. 1969 stellte Honda die günstigere CB750 vor , die eine einzelne hydraulisch betätigte Scheibenbremse vorne (und eine Trommelbremse hinten) hatte und in großen Stückzahlen verkauft wurde. Scheibenbremsen sind heute bei Motorrädern, Mopeds und sogar Mountainbikes üblich .

Bremsscheibe

Die Bremsscheibe (oder Rotor) ist der rotierende Teil der Scheibenbremsenbaugruppe eines Laufrads, gegen den die Bremsbeläge angelegt werden. Das Material ist typischerweise Grauguss , eine Form von Gusseisen . Das Design der Scheiben variiert etwas. Einige sind einfach massiv, andere sind mit Rippen oder Flügeln ausgehöhlt, die die beiden Kontaktflächen der Scheibe miteinander verbinden (normalerweise im Rahmen eines Gussverfahrens enthalten). Das Gewicht und die Leistung des Fahrzeugs bestimmen den Bedarf an belüfteten Scheiben. Das "belüftete" Scheibendesign hilft, die erzeugte Wärme abzuleiten und wird häufig bei den stärker belasteten vorderen Scheiben verwendet.

Scheiben für Motorräder, Fahrräder und viele Autos haben oft Löcher oder Schlitze, die durch die Scheibe geschnitten sind. Dies geschieht zur besseren Wärmeableitung , um die Ausbreitung von Oberflächenwasser zu unterstützen, um Lärm zu reduzieren, um die Masse zu reduzieren oder um Kosmetika zu vermarkten.

Geschlitzte Scheiben haben flache Kanäle, die in die Scheibe eingearbeitet sind, um das Entfernen von Staub und Gas zu unterstützen. Schlitzen ist die bevorzugte Methode in den meisten Rennumgebungen, um Gas und Wasser zu entfernen und Bremsbeläge zu entglasen. Einige Scheiben sind sowohl gebohrt als auch geschlitzt. Geschlitzte Scheiben werden bei Standardfahrzeugen in der Regel nicht verwendet, da sie Bremsbeläge schnell verschleißen; Dieser Materialabtrag ist jedoch für Rennfahrzeuge von Vorteil, da er die Beläge weich hält und eine Verglasung ihrer Oberflächen vermeidet . Auf der Straße wirken sich gelochte oder geschlitzte Scheiben auch bei Nässe positiv aus, denn die Löcher oder Schlitze verhindern, dass sich zwischen Scheibe und Belägen ein Wasserfilm bildet.

Zweiteilige Scheiben (Rotoren) sind Scheiben, bei denen der mittlere Befestigungsteil der Scheibe getrennt vom äußeren Reibring hergestellt wird. Der für die Montage verwendete zentrale Abschnitt wird oft als Glocke oder Hut bezeichnet und wird üblicherweise aus einer Legierung wie einer 7075-Legierung hergestellt und für eine dauerhafte Oberfläche hart eloxiert . Der äußere Scheibenring oder Rotor wird normalerweise aus Grauguss hergestellt, kann aber in speziellen Anwendungen auch aus Stahl sein . Ursprünglich aus dem Motorsport, aber heute in Hochleistungsanwendungen und Aftermarket-Upgrades üblich. Zweiteilige Bremsscheiben können als feste Baugruppe mit normalen Muttern, Schrauben und Unterlegscheiben oder als komplizierteres schwimmendes System geliefert werden, bei dem Antriebsspulen die beiden Teile der Bremsscheibe unterschiedlich schnell ausdehnen und zusammenziehen, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass sich eine Scheibe verzieht. Überhitzung. Die Hauptvorteile einer zweiteiligen Scheibe sind die Einsparung kritischer ungefederter Massen und die Wärmeableitung von der Scheibenoberfläche durch die Aluminiumglocke (Hut). Sowohl feste als auch schwimmende Optionen haben ihre Nachteile und Vorteile, schwimmende Scheiben neigen zum Rasseln und Ansammeln von Schmutz und sind am besten für den Motorsport geeignet, während die festen Scheiben am besten für den Straßeneinsatz geeignet sind.

Motorräder und Roller

Lambretta führte die erste Großserienproduktion einer einzelnen, schwimmend gelagerten Vorderrad-Scheibenbremse ein, die von einer belüfteten Nabe aus Aluminiumguss umgeben und über einen Seilzug betätigt wurde, auf dem TV175 von 1962, gefolgt von der Spitzenklasse GT200 im Jahr 1964. Die Honda CB750 . von 1969 führte hydraulische Scheibenbremsen in großem Umfang der breiten Motorradöffentlichkeit ein , nach der weniger bekannten MV Agusta 600 von 1965, die über eine mechanische Seilzugbetätigung verfügte.

Im Gegensatz zu Autoscheibenbremsen, die im Rad vergraben sind, befinden sich Fahrradscheibenbremsen im Fahrtwind und haben eine optimale Kühlung. Obwohl Gusseisenscheiben eine poröse Oberfläche haben, die eine hervorragende Bremsleistung ergibt, rosten solche Scheiben im Regen und werden unansehnlich. Dementsprechend sind Motorradscheiben in der Regel aus Edelstahl, gebohrt, geschlitzt oder gewellt, um Regenwasser abzuleiten. Moderne Motorradscheiben haben tendenziell eine schwimmende Konstruktion, bei der die Scheibe auf Spulen "schwimmt" und sich leicht bewegen kann, was eine bessere Scheibenzentrierung mit einem Festsattel ermöglicht. Eine schwimmende Scheibe vermeidet außerdem ein Verziehen der Scheibe und reduziert die Wärmeübertragung auf die Radnabe. Bremssättel haben sich von einfachen Einkolben-Einheiten zu Zwei-, Vier- und sogar Sechskolben-Einheiten entwickelt. Im Vergleich zu Autos, Motorräder haben ein höheres Massezentrum : Radstand Verhältnis, so dass sie mehr erfahren Gewichtsverlagerung beim Bremsen. Die Vorderradbremse nimmt den Großteil der Bremskräfte auf, während die Hinterradbremse hauptsächlich dazu dient, das Motorrad beim Bremsen auszubalancieren. Moderne Sportfahrräder haben normalerweise zwei große vordere Scheiben mit einer viel kleineren einzelnen hinteren Scheibe. Besonders schnelle oder schwere Fahrräder können belüftete Scheiben haben.

Frühe Scheibenbremsen (wie bei den frühen Honda Fours und dem Norton Commando ) platzierten die Bremssättel oben auf der Scheibe, vor dem Gabelschieber. Obwohl die Bremsbeläge dadurch besser gekühlt wurden, ist es heute fast allgemein üblich, den Bremssattel hinter dem Schieber zu platzieren (um den Drehimpuls der Gabelbaugruppe zu reduzieren). Bremssättel hinten können oberhalb (zB BMW R1100S ) oder unterhalb (zB Yamaha TRX850 ) der Schwinge montiert werden: Eine niedrige Aufnahme sorgt für einen geringfügig niedrigeren Schwerpunkt, während eine obere Anordnung den Bremssattel sauberer und besser vor Straßenhindernissen schützt .

Ein Problem bei Motorrad-Scheibenbremsen besteht darin, dass bei einem heftigen Tank-Slapper (Hochgeschwindigkeitsschwingen des Vorderrads) die Bremsbeläge in den Bremssätteln von den Scheiben weggedrückt werden Kolben drücken die Beläge in Richtung der Scheiben, ohne wirklich Kontakt zu haben. Der Fahrer bremst sofort stärker, wodurch die Beläge deutlich aggressiver auf die Scheibe gedrückt werden als beim normalen Bremsen. Zum Beispiel der Vorfall von Michele Pirro in Mugello, Italien, 1. Juni 2018. Mindestens ein Hersteller hat ein System entwickelt, um dem Wegdrücken der Pads entgegenzuwirken.

Eine moderne Weiterentwicklung, insbesondere bei invertierten („Upside Down“ oder „USD“) Gabeln, ist der radial montierte Bremssattel. Obwohl diese in Mode sind, gibt es keine Hinweise darauf, dass sie die Bremsleistung verbessern oder die Steifigkeit der Gabel erhöhen. (In Ermangelung der Option einer Gabelbrücke können USD-Gabeln am besten durch eine übergroße Vorderachse versteift werden).

Fahrräder

Mountainbike- Scheibenbremsen können von einfachen mechanischen (Seil-)Systemen bis hin zu teuren und leistungsstarken hydraulischen Mehrkolben-Scheibensystemen reichen, die üblicherweise bei Downhill-Rennrädern verwendet werden . Dank verbesserter Technologie wurden belüftete Bremsscheiben für den Einsatz auf Mountainbikes entwickelt, ähnlich denen auf Autos, die dazu beitragen, Hitzeverlust bei schnellen alpinen Abfahrten zu vermeiden . Obwohl weniger verbreitet, werden Scheiben auch bei Rennrädern für Allwetterradfahren mit vorhersehbarem Bremsen verwendet, obwohl Trommeln manchmal bevorzugt werden, da sie bei überfüllten Parkplätzen, wo Scheiben manchmal verbogen sind, schwerer zu beschädigen sind. Die meisten Fahrradbremsscheiben bestehen aus Stahl. Edelstahl wird aufgrund seiner Rostschutzeigenschaften bevorzugt. Scheiben sind dünn, oft etwa 2 mm. Einige verwenden eine zweiteilige schwimmende Scheibe, andere verwenden einen einteiligen Vollmetallrotor. Fahrradscheibenbremsen verwenden entweder einen Zweikolben-Bremssattel, der den Rotor von beiden Seiten klemmt, oder einen Einkolben-Bremssattel mit einem beweglichen Belag, der zuerst den Rotor berührt und dann den Rotor gegen den nicht beweglichen Belag drückt. Da die Energieeffizienz bei Fahrrädern so wichtig ist, ist ein ungewöhnliches Merkmal von Fahrradbremsen, dass sich die Beläge zurückziehen, um den Restwiderstand beim Lösen der Bremse zu beseitigen. Im Gegensatz dazu ziehen die meisten anderen Bremsen die Beläge beim Loslassen leicht, um den anfänglichen Betriebsweg zu minimieren.

Schwere Fahrzeuge

Scheibenbremsen werden zunehmend bei sehr großen und schweren Straßenfahrzeugen eingesetzt, wo früher große Trommelbremsen nahezu universell waren. Ein Grund dafür ist, dass die Bremskraft aufgrund der fehlenden Selbstunterstützung der Scheibe viel vorhersehbarer ist, sodass die Spitzenbremskraft erhöht werden kann, ohne dass das Risiko einer bremsinduzierten Lenkung oder eines Klappmessers bei Gelenkfahrzeugen erhöht wird. Ein anderer ist, dass Scheibenbremsen bei Hitze weniger nachlassen, und in einem schweren Fahrzeug sind Luft- und Rollwiderstand und Motorbremsen kleine Teile der Gesamtbremskraft, so dass die Bremsen härter eingesetzt werden als bei leichteren Fahrzeugen, und Trommelbremsen können bei einem einzigen Stopp nachlassen. Aus diesen Gründen kann ein schwerer Lkw mit Scheibenbremsen in etwa 120 % der Distanz eines Pkw anhalten, während das Anhalten mit Trommeln etwa 150 % der Distanz dauert. In Europa schreibt die Bremswegregelung grundsätzlich Scheibenbremsen für schwere Fahrzeuge vor. In den USA sind Trommeln erlaubt und werden in der Regel wegen ihres niedrigeren Anschaffungspreises bevorzugt, trotz höherer Gesamtlebensdauerkosten und häufigerer Wartungsintervalle.

Bahn und Flugzeug

Noch größere Scheiben werden für Eisenbahnwaggons , Straßenbahnen und einige Flugzeuge verwendet . Personen- und Stadtbahnwagen verwenden häufig Scheibenbremsen außerhalb der Räder, die einen freien Kühlluftstrom gewährleisten. Einige moderne Reisezugwagen, wie die Amfleet II-Wagen , verwenden innenliegende Scheibenbremsen. Dies reduziert den Abrieb durch Schmutz und bietet Schutz vor Regen und Schnee, die die Scheiben rutschig und unzuverlässig machen würden. Für einen zuverlässigen Betrieb ist jedoch noch genügend Kühlung vorhanden. Bei einigen Flugzeugen ist die Bremse mit sehr geringer Kühlung montiert, und die Bremse wird beim Stoppen ziemlich heiß. Dies ist akzeptabel, da ausreichend Zeit zum Abkühlen bleibt, bei der die maximale Bremsenergie sehr vorhersehbar ist. Sollte die Bremsenergie das Maximum überschreiten, beispielsweise bei einem Notfall beim Start, können Flugzeugräder mit einer Schmelzsicherung versehen werden , um ein Platzen des Reifens zu verhindern. Dies ist ein Meilensteintest in der Flugzeugentwicklung.

Automobileinsatz

Für den Automobilgebrauch werden Scheibenbremsscheiben üblicherweise aus Grauguss hergestellt . Die SAE unterhält eine Spezifikation für die Herstellung von Grauguss für verschiedene Anwendungen. Für normale Pkw- und Leicht-Lkw-Anwendungen schreibt die SAE-Spezifikation J431 G3000 (ersetzt durch G10) den richtigen Härtebereich, die chemische Zusammensetzung, die Zugfestigkeit und andere Eigenschaften vor, die für den vorgesehenen Verwendungszweck erforderlich sind. Einige Rennwagen und Flugzeuge verwenden Bremsen mit Kohlefaserscheiben und Kohlefaserbelägen, um das Gewicht zu reduzieren. Die Verschleißraten neigen dazu, hoch zu sein, und das Bremsen kann schlecht oder schwergängig sein, bis die Bremse heiß ist.

Rennen

In Renn- und sehr leistungsstarken Straßenfahrzeugen wurden andere Scheibenmaterialien verwendet. Verstärktem Kohlenstoff Scheiben und Beläge von Flugzeugen inspiriert Systeme , wie sie auf Bremsen verwendet Concorde wurden eingeführt Formel Eins von Brabham in Verbindung mit Dunlop 1976 Kohlenstoff-Kohlenstoff - Brems jetzt in den meisten Top-Level - Motorsport weltweit verwendet wird, die Verringerung der ungefederten Massen , was bessere Reibleistung und verbesserte Struktureigenschaften bei hohen Temperaturen im Vergleich zu Gusseisen. Carbonbremsen wurden gelegentlich bei Straßenfahrzeugen eingesetzt, beispielsweise vom französischen Venturi-Sportwagenhersteller Mitte der 1990er Jahre, müssen jedoch eine sehr hohe Betriebstemperatur erreichen, bevor sie wirklich wirksam werden, und sind daher für den Straßeneinsatz nicht gut geeignet. Die extreme Hitze, die in diesen Systemen erzeugt wird, ist bei Nachtrennen sichtbar, insbesondere auf kürzeren Strecken. Es kommt nicht selten vor, dass die Bremsscheiben während des Einsatzes rot leuchten.

Keramische Verbundwerkstoffe

Keramikscheiben werden in einigen Hochleistungsautos und schweren Fahrzeugen verwendet.

Die erste Entwicklung der modernen Keramikbremse wurde 1988 von britischen Ingenieuren für TGV- Anwendungen entwickelt. Ziel war es, das Gewicht, die Anzahl der Bremsen pro Achse sowie eine stabile Reibung bei hohen Geschwindigkeiten und allen Temperaturen zu reduzieren. Das Ergebnis war ein kohlenstofffaserverstärktes Keramikverfahren, das heute in verschiedenen Formen für Automobil-, Bahn- und Flugzeugbremsanwendungen eingesetzt wird.

Aufgrund der hohen Hitzebeständigkeit und mechanischen Festigkeit von Keramikverbundscheiben werden sie oft bei exotischen Fahrzeugen verwendet, bei denen die Kosten nicht unerschwinglich sind. Sie finden sich auch in industriellen Anwendungen, wo das geringe Gewicht und die wartungsarmen Eigenschaften der Keramikscheibe die Kosten rechtfertigen. Verbundbremsen können Temperaturen standhalten, die Stahlscheiben beschädigen würden.

Die Composite Ceramic Brakes (PCCB) von Porsche bestehen aus silikonisierter Kohlefaser mit hoher Temperaturbeständigkeit, einer Gewichtsreduzierung von 50 % gegenüber Eisenscheiben (und damit einer Reduzierung der ungefederten Masse des Fahrzeugs), einer erheblichen Reduzierung der Staubentwicklung, erheblich verlängerten Wartungsintervallen und verbesserter Beständigkeit in korrosiven Umgebungen. Bei einigen ihrer teureren Modelle zu finden, ist sie gegen Aufpreis auch eine optionale Bremse für alle Straßen-Porsche. Zu erkennen sind sie an der leuchtend gelben Lackierung der Aluminium-Sechskolben-Sättel. Die Scheiben sind innen belüftet, ähnlich wie bei gusseisernen, und quergebohrt.

Einstellmechanismus

In Automobilanwendungen hat die Kolbendichtung einen quadratischen Querschnitt, auch als Square-Cut-Dichtung bekannt.

Beim Ein- und Ausfahren des Kolbens schleift und dehnt sich die Dichtung am Kolben, wodurch sich die Dichtung verdreht. Die Dichtung verformt sich um etwa 1/10 Millimeter. Der Kolben kann sich frei bewegen, aber der geringe Widerstand, der durch die Dichtung verursacht wird, verhindert, dass der Kolben beim Lösen der Bremsen vollständig in seine vorherige Position zurückfährt und so das durch den Verschleiß der Bremsbeläge verursachte Spiel ausgleicht. Rückholfedern entfallen.

Bei einigen hinteren Scheibenbremssätteln aktiviert die Feststellbremse einen Mechanismus im Bremssattel, der einige der gleichen Funktionen ausführt.

Disc-Schadensmodi

Discs werden normalerweise auf eine von vier Arten beschädigt: Narbenbildung, Rissbildung, Verziehen oder übermäßiges Rosten. Service-Werkstätten reagieren manchmal auf jedes Disc-Problem, indem sie die Discs vollständig austauschen. Dies geschieht hauptsächlich, wenn die Kosten einer neuen Disc tatsächlich niedriger sein können als die Arbeitskosten für die Erneuerung der alten Disc. Mechanisch ist dies nicht erforderlich, es sei denn, die Scheiben haben die vom Hersteller empfohlene Mindestdicke erreicht, was ihre Verwendung unsicher machen würde, oder das Rosten der Schaufeln ist stark (nur belüftete Scheiben). Die meisten führenden Fahrzeughersteller empfehlen Bremsscheiben-Skimming (US: Turning) als Lösung für Seitenschlag, Vibrationsprobleme und Bremsgeräusche. Der Bearbeitungsprozess wird in einer Bremsendrehmaschine durchgeführt , die eine sehr dünne Schicht von der Scheibenoberfläche entfernt, um kleinere Beschädigungen zu beseitigen und eine gleichmäßige Dicke wiederherzustellen. Wenn Sie die Scheibe nach Bedarf bearbeiten, wird die Laufleistung der aktuellen Scheiben im Fahrzeug maximiert.

Leerlaufen

Der Rundlauf wird mit einer Messuhr auf einer festen starren Unterlage gemessen, wobei die Spitze senkrecht zur Stirnseite der Bremsscheibe steht. Sie wird typischerweise etwa 1 ⁄ 2  Zoll (12,7 mm) vom Außendurchmesser der Scheibe gemessen . Die Scheibe wird gedreht. Die Differenz zwischen Minimal- und Maximalwert auf dem Zifferblatt wird als Seitenschlag bezeichnet. Typische Rundlaufspezifikationen für Naben/Scheiben-Baugruppen für Personenkraftwagen liegen bei etwa 0,002 Zoll (0,0508  mm ). Schlag kann entweder durch Verformung der Scheibe selbst oder durch Schlag in der darunter liegenden Radnabenfläche oder durch Verschmutzung zwischen der Scheibenoberfläche und der darunter liegenden Nabenmontageoberfläche verursacht werden. Um die Ursache der Anzeigerverschiebung (Seitenschlag) zu ermitteln, muss die Scheibe von der Nabe demontiert werden. Scheibenschlag aufgrund von Nabenschlag oder Verschmutzung hat typischerweise eine Periode von 1 Minimum und 1 Maximum pro Umdrehung der Bremsscheibe.

Scheiben können maschinell bearbeitet werden, um Dickenschwankungen und seitliche Rundlaufabweichungen zu vermeiden. Die Bearbeitung kann in situ (On-Car) oder Off-Car (Drehbank) erfolgen. Beide Methoden eliminieren Dickenschwankungen. Die Bearbeitung am Fahrzeug mit der richtigen Ausrüstung kann auch Seitenschlag aufgrund der Nicht-Rechtwinkligkeit der Nabenfläche beseitigen.

Eine falsche Montage kann die Scheiben verziehen (verziehen). Die Befestigungsschrauben der Scheibe (oder die Rad-/Radmuttern, wenn die Scheibe vom Rad eingeklemmt wird) müssen schrittweise und gleichmäßig angezogen werden. Die Verwendung von Druckluftwerkzeugen zum Anziehen von Radmuttern kann eine schlechte Praxis sein, es sei denn, ein Drehmomentschlüssel wird zum endgültigen Anziehen verwendet. Das Fahrzeughandbuch gibt das richtige Muster zum Anziehen sowie einen Drehmomentwert für die Schrauben an. Radmuttern sollten niemals kreisförmig angezogen werden. Einige Fahrzeuge reagieren empfindlich auf die Kraft, die die Schrauben ausüben, und das Anziehen sollte mit einem Drehmomentschlüssel erfolgen .

Oft wird eine ungleichmäßige Belagübertragung mit einem Verziehen der Scheibe verwechselt. Die Mehrzahl der als "verzogen" diagnostizierten Bremsscheiben sind tatsächlich das Ergebnis einer ungleichmäßigen Übertragung von Belagmaterial. Eine ungleichmäßige Belagübertragung kann zu Dickenschwankungen der Scheibe führen. Wenn der dickere Abschnitt der Scheibe zwischen die Beläge gelangt, bewegen sich die Beläge auseinander und das Bremspedal wird leicht angehoben; Das ist Pedalpulsation. Die Dickenschwankung kann vom Fahrer gefühlt werden, wenn sie ungefähr 0,17 mm (0,0067 Zoll) oder mehr beträgt (bei Autoscheiben).

Dickenschwankungen haben viele Ursachen, aber es gibt drei Hauptmechanismen, die zur Ausbreitung von Bandscheibendickenschwankungen beitragen. Die erste ist die falsche Auswahl der Bremsbeläge. Beläge, die bei niedrigen Temperaturen wirksam sind, wie zum Beispiel beim ersten Bremsen bei kaltem Wetter, bestehen oft aus Materialien, die sich bei höheren Temperaturen ungleichmäßig zersetzen. Diese ungleichmäßige Zersetzung führt zu einer ungleichmäßigen Materialablagerung auf der Bremsscheibe. Eine weitere Ursache für einen ungleichmäßigen Materialtransfer ist das unsachgemäße Einlaufen einer Pad/Disc-Kombination. Für einen ordnungsgemäßen Einlauf sollte die Scheibenoberfläche bei jedem Belagwechsel aufgefrischt werden (entweder durch Bearbeiten der Kontaktfläche oder durch Austauschen der Scheibe). Sobald dies geschehen ist, werden die Bremsen mehrmals hintereinander stark betätigt. Dadurch entsteht eine glatte, gleichmäßige Schnittstelle zwischen dem Pad und der Scheibe. Wenn dies nicht richtig gemacht wird, werden die Bremsbeläge eine ungleichmäßige Verteilung von Belastung und Wärme erfahren, was zu einer ungleichmäßigen, scheinbar zufälligen Ablagerung von Belagmaterial führt. Der dritte Hauptmechanismus einer ungleichmäßigen Tamponmaterialübertragung ist das "Tampondrucken". Dies geschieht, wenn die Bremsbeläge so weit erhitzt werden, dass das Material zu brechen beginnt und auf die Scheibe übertragen wird. Bei einem richtig eingefahrenen Bremssystem (mit richtig ausgewählten Belägen) ist diese Übertragung natürlich und trägt tatsächlich wesentlich zu der von den Bremsbelägen erzeugten Bremskraft bei. Kommt das Fahrzeug jedoch zum Stehen und der Fahrer bremst weiter, lagert sich auf den Belägen eine Materialschicht in Form des Bremsbelags ab. Diese geringe Dickenschwankung kann den Zyklus der ungleichmäßigen Kissenübertragung beginnen.

Sobald die Scheibe ein gewisses Maß an Dickenschwankung aufweist, kann sich die ungleichmäßige Ablagerung der Pads beschleunigen, was manchmal zu Veränderungen der Kristallstruktur des Metalls führt, aus dem die Scheibe besteht. Beim Bremsen gleiten die Beläge über die sich ändernde Scheibenoberfläche. Wenn die Beläge den dickeren Abschnitt der Scheibe passieren, werden sie nach außen gedrückt. Der auf das Bremspedal gedrückte Fuß des Fahrers widersetzt sich dieser Änderung natürlich, und somit wird mehr Kraft auf die Beläge ausgeübt. Das Ergebnis ist, dass die dickeren Abschnitte höheren Belastungen ausgesetzt sind. Dies verursacht eine ungleichmäßige Erwärmung der Oberfläche der Scheibe, was zwei Hauptprobleme verursacht. Da sich die Bremsscheibe ungleichmäßig erwärmt, dehnt sie sich auch ungleichmäßig aus. Die dickeren Abschnitte der Scheibe dehnen sich aufgrund der höheren Hitze stärker aus als die dünneren Abschnitte, und somit wird der Dickenunterschied vergrößert. Außerdem führt die ungleichmäßige Wärmeverteilung zu einer weiteren ungleichmäßigen Übertragung des Kissenmaterials. Das Ergebnis ist, dass die dickeren und heißeren Abschnitte noch mehr Belagmaterial erhalten als die dünneren, kühleren Abschnitte, was zu einer weiteren Zunahme der Dickenschwankung der Scheibe beiträgt. In Extremsituationen kann diese ungleichmäßige Erwärmung dazu führen, dass sich die Kristallstruktur des Scheibenmaterials ändert. Wenn die heißeren Bereiche der Scheiben extrem hohe Temperaturen erreichen (1.200–1.300 °F oder 649–704 °C), kann das Metall eine Phasenumwandlung durchlaufen und der im Stahl gelöste Kohlenstoff kann sich zu kohlenstoffschwerem Karbid ausscheiden Regionen, die als Zementit bekannt sind . Dieses Eisenkarbid unterscheidet sich stark von dem Gusseisen, aus dem der Rest der Scheibe besteht. Es ist extrem hart, spröde und nimmt die Hitze nicht gut auf. Nachdem sich Zementit gebildet hat, ist die Integrität der Scheibe beeinträchtigt. Selbst wenn die Scheibenoberfläche maschinell bearbeitet wird, verschleißt oder absorbiert der Zementit in der Scheibe nicht die gleiche Geschwindigkeit wie das ihn umgebende Gusseisen, wodurch die ungleichmäßige Dicke und die ungleichmäßigen Erwärmungseigenschaften der Scheibe zurückkehren.

Narbenbildung

Vernarbungen (US: Scoring) können auftreten, wenn Bremsbeläge am Ende ihrer Lebensdauer nicht zeitnah gewechselt werden und als verschlissen gelten. Sobald genügend Reibmaterial abgenutzt ist, ruhen die Stahlträgerplatte des Belags (bei geklebten Belägen) oder die Belaghaltenieten (bei genieteten Belägen) auf der Verschleißfläche der Scheibe, wodurch die Bremskraft verringert und Kratzer auf der Scheibe hinterlassen werden. Im Allgemeinen ist eine mäßig vernarbte / gekerbte Scheibe, die mit vorhandenen Bremsbelägen zufriedenstellend funktionierte, mit neuen Belägen gleichermaßen verwendbar. Wenn die Narben tiefer, aber nicht übermäßig sind, können sie repariert werden, indem eine Schicht der Scheibenoberfläche abgetragen wird. Dies kann nur eine begrenzte Anzahl von Malen durchgeführt werden, da die Scheibe eine minimale, sichere Dicke hat. Der Mindestdickenwert wird typischerweise während der Herstellung an der Nabe oder am Rand der Scheibe in die Scheibe eingegossen. In Pennsylvania , wo eines der strengsten Auto-Sicherheits-Inspektionsprogramme in Nordamerika hat, kann eine Autoscheibe die Sicherheitsinspektion nicht bestehen, wenn eine Kerbe tiefer als 0,015 Zoll (0,38 mm) ist, und muss ersetzt werden, wenn die Bearbeitung die Scheibe darunter verringert seine minimale sichere Dicke.

Um Kratzer zu vermeiden, ist es ratsam, die Bremsbeläge regelmäßig auf Verschleiß zu überprüfen. Eine Reifenrotation ist ein logischer Zeitpunkt für die Inspektion, da die Rotation regelmäßig basierend auf der Betriebszeit des Fahrzeugs durchgeführt werden muss und alle Räder entfernt werden müssen, um einen leichten visuellen Zugang zu den Bremsbelägen zu ermöglichen. Einige Arten von Leichtmetallrädern und Bremsanordnungen bieten genügend Freiraum, um die Beläge zu sehen, ohne das Rad zu entfernen. Beläge, die sich in der Nähe der Verschleißstelle befinden, sollten nach Möglichkeit sofort ausgetauscht werden, da ein vollständiger Verschleiß zu Narbenschäden und unsicherem Bremsen führt. Viele Scheibenbremsbeläge enthalten eine Art weiche Stahlfeder oder Bremslasche als Teil der Belagbaugruppe, die an der Scheibe schleift, wenn der Belag fast abgenutzt ist. Dies erzeugt ein mäßig lautes Quietschgeräusch, das den Fahrer auf die erforderliche Wartung aufmerksam macht. Dadurch wird die Scheibe normalerweise nicht verkratzt, wenn die Bremsen umgehend gewartet werden. Ein Satz Beläge kann als Ersatz in Betracht gezogen werden, wenn die Dicke des Belagmaterials gleich oder geringer als die Dicke des Trägerstahls ist. In Pennsylvania ist der Standard 1/32".

Knacken

Rissbildung ist hauptsächlich auf gebohrte Scheiben beschränkt, die aufgrund der ungleichmäßigen Ausdehnung der Scheibe in Umgebungen mit hoher Beanspruchung kleine Risse um die Kanten von Löchern herum entwickeln können, die nahe der Kante der Scheibe gebohrt wurden. Hersteller, die als OEM gebohrte Scheiben verwenden, tun dies normalerweise aus zwei Gründen: Aussehen, wenn sie feststellen, dass der durchschnittliche Besitzer des Fahrzeugmodells das Aussehen bevorzugt, ohne die Hardware übermäßig zu belasten; oder als Funktion der Reduzierung des ungefederten Gewichts der Bremsanlage, unter der ingenieurmäßigen Annahme, dass genügend Bremsscheibenmasse verbleibt, um Renntemperaturen und -belastungen aufzunehmen. Eine Bremsscheibe ist ein Kühlkörper , aber der Verlust an Kühlkörpermasse kann durch eine vergrößerte Oberfläche zur Wärmeabstrahlung ausgeglichen werden. Kleine Haarrisse können in jeder kreuzgebohrten Metallscheibe als normaler Verschleißmechanismus auftreten, aber im schlimmsten Fall versagt die Scheibe katastrophal. Die Risse können nicht repariert werden, und wenn die Risse stark werden, muss die Scheibe ersetzt werden. Diese Risse entstehen aufgrund des Phänomens der Ermüdung bei niedrigen Zyklen infolge wiederholter harter Bremsung.

Rosten

Die Scheiben werden üblicherweise aus Gusseisen hergestellt und ein gewisser Oberflächenrost ist normal. Die Kontaktfläche der Scheiben für die Bremsbeläge wird bei regelmäßigem Gebrauch sauber gehalten, jedoch kann ein Fahrzeug, das über einen längeren Zeitraum gelagert wird, im Kontaktbereich erheblichen Rost entwickeln, der die Bremsleistung für eine Zeit verringern kann, bis die Rostschicht wieder abgenutzt ist . Rost kann auch zu einem Verziehen der Bremsscheibe führen, wenn die Bremsen nach der Lagerung wieder aktiviert werden, da sich die nicht verrosteten Bereiche, die von Belägen bedeckt sind, unterschiedlich erhitzen und der Großteil der Oberfläche der Bremsscheibe rostet. Im Laufe der Zeit können belüftete Bremsscheiben in den Lüftungsschlitzen starke Rostkorrosion entwickeln, die die Festigkeit der Struktur beeinträchtigen und ausgetauscht werden müssen.

Bremssättel

Der Bremssattel ist die Baugruppe, in der die Bremsbeläge und Kolben untergebracht sind. Die Kolben bestehen meist aus Kunststoff , Aluminium oder verchromtem Stahl .

Es gibt zwei Arten von Bremssätteln, schwimmend oder fest. Ein fester Bremssattel bewegt sich nicht relativ zur Scheibe und ist daher weniger tolerant gegenüber Scheibenfehlern. Es verwendet ein oder mehrere Paare von gegenüberliegenden Kolben zum Klemmen von jeder Seite der Scheibe und ist komplexer und teurer als ein Schwimmsattel.

Ein Schwimmsattel (auch "Gleitsattel" genannt) bewegt sich in Bezug auf die Scheibe entlang einer Linie parallel zur Drehachse der Scheibe; Ein Kolben auf einer Seite der Scheibe drückt den inneren Bremsbelag, bis er die Bremsfläche berührt, und zieht dann den Bremssattelkörper mit dem äußeren Bremsbelag, so dass Druck auf beide Seiten der Scheibe ausgeübt wird. Schwimmsattelausführungen (Einzelkolben) unterliegen einem Festsitzversagen, das durch Schmutz oder Korrosion verursacht wird, die in mindestens einen Befestigungsmechanismus eindringt und seine normale Bewegung stoppt. Dies kann dazu führen, dass die Bremsbeläge des Bremssattels an der Bremsscheibe reiben, wenn die Bremse nicht oder schräg angezogen ist. Festsitzen kann durch seltene Fahrzeugnutzung, Versagen einer Dichtung oder Gummischutzmanschette, die das Eindringen von Schmutz ermöglicht, das Austrocknen des Fetts im Montagemechanismus und das anschließende Eindringen von Feuchtigkeit, die zu Korrosion führt, oder eine Kombination dieser Faktoren resultieren. Die Folgen können eine verringerte Kraftstoffeffizienz, extreme Erwärmung der Scheibe oder übermäßiger Verschleiß des betroffenen Belags sein. Ein festsitzender vorderer Bremssattel kann auch Lenkvibrationen verursachen.

Eine andere Art von Schwimmsattel ist ein Schwingsattel. Anstelle eines Paars horizontaler Bolzen, die es dem Bremssattel ermöglichen, sich in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie gerade ein- und auszufahren, verwendet ein schwingender Bremssattel einen einzelnen vertikalen Drehbolzen, der sich irgendwo hinter der Achsenmittellinie befindet. Tritt der Fahrer auf die Bremse, drückt der Bremskolben auf den Innenkolben und dreht den gesamten Bremssattel von oben gesehen nach innen. Da sich der Kolbenwinkel des Schwingsattels relativ zur Bremsscheibe ändert, werden bei dieser Konstruktion keilförmige Beläge verwendet, die hinten außen schmaler und vorne innen schmaler sind.

Auch bei Fahrradfelgenbremsen kommen verschiedene Arten von Bremssätteln zum Einsatz .

Kolben und Zylinder

Die gebräuchlichste Bremssattelkonstruktion verwendet einen einzigen hydraulisch betätigten Kolben innerhalb eines Zylinders, obwohl Hochleistungsbremsen bis zu zwölf verwenden. Moderne Autos verwenden sicherheitshalber unterschiedliche Hydraulikkreise , um die Bremsen an jedem Radsatz zu betätigen . Das hydraulische Design hilft auch, die Bremskraft zu vervielfachen. Die Anzahl der Kolben in einem Bremssattel wird oft als die Anzahl der "Töpfe" bezeichnet. Wenn ein Fahrzeug also "Sechs-Topf"-Bremssättel hat, bedeutet dies, dass jeder Bremssattel sechs Kolben beherbergt.

Das Versagen der Bremse kann sich aus einem Versagen des Kolbens beim Zurückziehen ergeben, was normalerweise eine Folge davon ist, dass das Fahrzeug während längerer Lagerung im Freien unter widrigen Bedingungen nicht betrieben wird. Bei Fahrzeugen mit hoher Laufleistung kann es zu Undichtigkeiten der Kolbendichtungen kommen, die umgehend behoben werden müssen.

Bremsbelagsatz

Bremsbeläge sind für hohe Reibung ausgelegt, wobei das Bremsbelagmaterial beim Einbetten in die Scheibe eingebettet ist und gleichmäßig abgenutzt wird. Reibung kann in zwei Teile unterteilt werden. Sie sind: klebend und abrasiv.

Abhängig von den Materialeigenschaften sowohl des Belags als auch der Scheibe und der Konfiguration und Verwendung variieren die Verschleißraten von Belag und Scheibe erheblich. Die Eigenschaften, die den Materialverschleiß bestimmen, beinhalten Kompromisse zwischen Leistung und Langlebigkeit.

Die Bremsbeläge müssen in der Regel regelmäßig ausgetauscht werden (je nach Belagmaterial und Fahrweise). Einige sind mit einem Mechanismus ausgestattet, der den Fahrer auf einen notwendigen Austausch aufmerksam macht, z zu dünn, wodurch die Bremsen quietschen, eine im Belagmaterial eingebettete weiche Metalllasche, die einen Stromkreis schließt und eine Warnleuchte aufleuchtet, wenn der Bremsbelag dünn wird, oder ein elektronischer Sensor .

Im Allgemeinen haben Straßenfahrzeuge zwei Bremsbeläge pro Bremssattel, während an jedem Rennsattel bis zu sechs Bremsbeläge mit unterschiedlichen Reibungseigenschaften in einem versetzten Muster für optimale Leistung installiert sind.

Frühe Bremsbeläge (und Beläge ) enthielten Asbest und erzeugten Staub, der nicht eingeatmet werden sollte. Obwohl neuere Beläge aus Keramik, Kevlar und anderen Kunststoffen hergestellt werden können, sollte das Einatmen von Bremsstaub unabhängig vom Material dennoch vermieden werden.

Allgemeine Probleme

Quietschen

Manchmal tritt beim Bremsen ein lautes Geräusch oder ein hohes Quietschen auf. Das meiste Bremsquietschen wird durch Schwingungen (Resonanzinstabilität) der Bremskomponenten, insbesondere der Beläge und Scheiben, erzeugt (sogenannte kraftgekoppelte Erregung ). Diese Art von Quietschen sollte die Bremsleistung nicht negativ beeinflussen. Zu den Techniken gehören das Anbringen von abgeschrägten Belägen an den Kontaktpunkten zwischen den Bremssattelkolben und den Belägen, das Kleben von Isolatoren (Dämpfungsmaterial) an der Belagrückplatte, die Bremsscheiben zwischen dem Bremsbelag und den Kolben usw. Alle sollten mit einer extrem hohen Temperatur beschichtet werden, hoch Festschmierstoff, um das Quietschen zu reduzieren. Dadurch können sich die Metall-zu-Metall-Teile unabhängig voneinander bewegen und dadurch die Ansammlung von Energie beseitigen, die eine Frequenz erzeugen kann, die als Bremsenquietschen, Ächzen oder Knurren zu hören ist. Es ist inhärent, dass einige Pads aufgrund der Art des Pads und seines Anwendungsfalls stärker quietschen. Beläge, die normalerweise dafür ausgelegt sind, sehr hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum standzuhalten, neigen dazu, hohe Reibungswerte zu erzeugen, was zu mehr Geräuschen während der Bremsbetätigung führt.

Kaltes Wetter in Kombination mit hoher Luftfeuchtigkeit am frühen Morgen (Tau) verstärkt oft das Bremsenquietschen, obwohl das Quietschen im Allgemeinen aufhört, wenn der Belag die normale Betriebstemperatur erreicht. Dies wirkt sich stärker auf Pads aus, die bei höheren Temperaturen verwendet werden sollen. Staub auf den Bremsen kann ebenfalls zu Quietschen führen, und handelsübliche Bremsenreinigungsprodukte wurden entwickelt, um Schmutz und andere Verunreinigungen zu entfernen. Beläge ohne ausreichende Menge an Transfermaterial können ebenfalls quietschen, dies kann durch Einbetten oder erneutes Einbetten der Bremsbeläge auf die Bremsscheiben behoben werden.

Einige Belagverschleißindikatoren, die entweder als halbmetallische Schicht im Bremsbelagmaterial oder mit einem externen "Sensor" angeordnet sind, sind auch so konzipiert, dass sie quietschen, wenn der Belag ausgetauscht werden muss. Der typische externe Sensor unterscheidet sich grundlegend von den oben beschriebenen Geräuschen (wenn die Bremsen betätigt werden), da das Verschleißsensorgeräusch typischerweise auftritt, wenn die Bremsen nicht verwendet werden. Der Verschleißsensor kann beim Bremsen nur quietschen, wenn er zum ersten Mal Verschleiß anzeigt, aber immer noch ein grundlegend anderes Geräusch und eine andere Tonhöhe hat.

Ruckeln oder flattern

Bremsruckeln wird vom Fahrer in der Regel als leichte bis starke Vibrationen wahrgenommen, die beim Bremsen über das Chassis übertragen werden.

Das Ruckelphänomen kann in zwei verschiedene Untergruppen eingeteilt werden: heißes (oder thermisches ) oder kaltes Ruckeln.

Heißes Ruckeln entsteht normalerweise durch längeres, moderateres Bremsen aus hoher Geschwindigkeit, bei dem das Fahrzeug nicht vollständig zum Stehen kommt. Es tritt häufig auf, wenn ein Autofahrer von Geschwindigkeiten von etwa 120 km/h (74,6 mph) auf etwa 60 km/h (37,3 mph) verlangsamt, was dazu führt, dass starke Vibrationen auf den Fahrer übertragen werden. Diese Schwingungen sind das Ergebnis ungleichmäßiger Wärmeverteilungen oder Hot Spots . Hot Spots werden als konzentrierte thermische Bereiche klassifiziert, die sich zwischen beiden Seiten einer Scheibe abwechseln und diese so verformen, dass an ihren Rändern eine sinusförmige Welligkeit entsteht . Wenn die Bremsbeläge (Reibmaterial/Bremsbelag) beim Bremsen mit der Sinusoberfläche in Kontakt kommen, werden starke Schwingungen induziert, die für den Fahrzeugführer gefährliche Zustände verursachen können.

Kaltes Ruckeln hingegen ist das Ergebnis ungleichmäßiger Scheibenverschleißmuster oder Scheibendickenvariation (DTV). Diese Variationen der Scheibenoberfläche sind normalerweise das Ergebnis einer intensiven Straßenbenutzung durch Fahrzeuge. DTV wird in der Regel auf folgende Ursachen zurückgeführt: Welligkeit und Rauheit der Scheibenoberfläche, Achsversatz (Unrundheit), elastische Durchbiegung, Verschleiß und Reibungsmaterialübertragungen. Beide Typen könnten möglicherweise behoben werden, indem vor dem Gebrauch eine saubere Montagefläche auf beiden Seiten der Bremsscheibe zwischen Radnabe und Bremsscheibennabe sichergestellt wird und nach längerem Gebrauch auf Abdrücke geachtet wird, indem das Bremspedal am Ende der intensiven Nutzung stark gedrückt wird. Manchmal kann ein Bed-in-Verfahren DTV reinigen und minimieren und eine neue gleichmäßige Transferschicht zwischen Belag und Bremsscheibe legen. Es wird jedoch keine Hot Spots oder übermäßigen Auslauf beseitigen.

Staub

Wenn eine Bremskraft aufgebracht wird, verschleißt die abrasive Reibung zwischen dem Bremsbelag und der Scheibe sowohl die Scheibe als auch den Belag. Der Bremsstaub, der sich auf Rädern, Bremssätteln und anderen Bremssystemkomponenten ablagert, besteht hauptsächlich aus Scheibenmaterial. Bremsstaub kann die Oberfläche der meisten Räder beschädigen, wenn er nicht abgewaschen wird. Im Allgemeinen erzeugt ein Bremsbelag, der aggressiv mehr Scheibenmaterial abschleift, wie z. B. metallische Beläge, mehr Bremsstaub. Einige leistungsstärkere Beläge für den Einsatz auf der Rennstrecke oder zum Abschleppen können sich viel schneller abnutzen als ein typischer Belag, wodurch aufgrund des erhöhten Bremsscheibenverschleißes und des Bremsbelagverschleißes mehr Staub entsteht.

Fading

Bremsfading ist ein Phänomen, das die Bremswirkung verringert. Dadurch verringert sich die Bremskraft und Sie haben das Gefühl, dass die Bremsen nicht mit der Kraft betätigt werden, die sie beim Anfahren ausgeübt haben. Dies geschieht durch die Erwärmung der Bremsbeläge. Die beheizten Bremsbeläge geben einige gasförmige Stoffe ab, die den Bereich zwischen Scheibe und Bremsbelägen bedecken. Diese Gase stören den Kontakt zwischen den Bremsbelägen und der Scheibe und verringern somit die Bremswirkung.

Patente

• GB 190226407  Lanchester Frederick William Verbesserungen im Bremsmechanismus von kraftbetriebenen Straßenfahrzeugen 1903-10-15
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• GB 365069  Rubury John Meredith Verbesserungen im Betriebsgerät für hydraulisch betätigte Geräte und insbesondere Bremsen für Fahrzeuge 1932-01-06
• GB 377478  Hall Frederick Harold Verbesserungen bei Radzylindern für hydraulische Bremsen 1932-07-28
• US 1954534  Norton Raymond J. Brake 1934-04-10
• US 1959049  Buus Niels Peter Valdemar Reibungsbremse 1934-05-15
• US 2028488  Avery William Leicester Bremse 1936-02-21
• US 2084216  Poage Robert A. und Poage Marlin Z. V-Typ-Bremse für Kraftfahrzeuge 1937-06-15
• US 2140752  La Brie Bremse 1938-12-20
• DE 695921  Borgwar Carl Friedrich Wilhelm Antriebsvorrichtung mit hydraulischem Gestänge... 1940-09-06
• US 2366093  Forbes Joseph A. Brake 1944-12-26
• US 2375855  Lambert Homer T. Mehrere Scheibenbremse 1945.05.15
• US 2405219  Lambert Homer T. Scheibenbremse 1946-08-06
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• US 2466990  Johnson Wade C, Trishman Harry A, Stratton Edgar H. Einscheibenbremse 1949-04-12
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• US 2535763  Tucker Corp. Flüssigkeitsdruckbetriebene Scheibenbremse 1950-12-26
• US 2544849  Martin Hydraulische Bremse automatischer Nachsteller 1951-03-13
• US 2591793  Dubois Vorrichtung zum Einstellen des Rückweges von fluidbetätigten Mitteln 1952-04-08
• US 2746575  Kinchin Scheibenbremsen für Straßen und andere Fahrzeuge 1956.05.22
• ES 195467Y  Sanglas Freno de disco für motociclos 1975-07-16

Siehe auch

• Trommelbremse
• Auswuchtmaschine
• Bremsenentlüften
• Bremsflüssigkeit
• Disc-Sperre

Verweise

Externe Links

• Bei Verwendung von Keramik sind Bremsen leicht, aber die Kosten sind hoch
• Scheibenbremsbeläge , kostenlose Videoinhalte von CDX e Textbook
• Ein neuer Ansatz für rauheitsinduzierte Schwingungen an einem Gleiter
• Bewertung/Erklärung der Scheibenbremsanlage, Belagauswahl und Scheiben-„Warp“
• Common Brake Facts zum Berechnen von Pedalverhältnis, Scheiben/Trommel- oder Scheiben/Scheiben-Konfigurationen und Berechnungen, um zu bestimmen, ob Sie Restventile in Ihrem Scheibenbremssystem benötigen