Die Bremsanlage verzögert das Kraftfahrzeug durch das Anpressen der Bremsbacken an die Bremstrommel oder der Bremsbeläge an die Bremsscheiben.

Entwicklung der Scheibenbremse

Die Scheibenbremse wurde 1939 von dem deutschen Ingenieur Hermann Klaue entwickelt, der in seinem Leben insgesamt weit mehr als 800 Patente einreichte. Die Scheibenbremse wird seither in den meisten PKWs und Motorrädern verwendet.

Funktionsweise der Scheibenbremse

Grundsätzlich funktioniert eine Scheibenbremse nach folgendem Prinzip: Eine Bremsscheibe ist an der Radnabe befestigt und dreht sich immer mit derselben Geschwindigkeit. Sie dient den Bremsbelägen am Bremskolben zur Auflage, welche im Bremssattel (wird auch Bremszange genannt) befestigt sind. Die Bremsscheibe kann sich in der Felge oder auch neben dem Getriebe befinden. Um die Bremse auszulösen wird fast immer ein Hauptbremszylinder benutzt. Dieser bewegt sich über ein hydraulisches System mit einer sehr hitzebeständigen Flüssigkeit (zum Beispiel Glykol).

Unterscheidung der Scheibenbremse

Teilscheibenbremse

Die Teilscheibenbremse, auch bekannt als gelochte Scheibenbremse, ist eine Variante, bei der die Bremsbeläge nur auf einer Teilfläche der Bremsscheibe zum Einsatz kommen. Diese Teilfläche ist normalerweise mit Löchern oder Schlitzen versehen, um die Leistung der Bremse weiter zu verbessern. Die Löcher oder Schlitze dienen dazu, Gas, Wasser und Schmutz zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe abzuleiten, um den Bremsvorgang zu optimieren und das Risiko einer Überhitzung zu verringern. Die Teilscheibenbremse bietet eine gute Bremsleistung und eine effektive Wärmeableitung, was besonders bei sportlichen Fahrzeugen von Vorteil sein kann. Zudem kann sie auch das sogenannte Fading reduzieren, bei dem die Bremsleistung aufgrund von Hitzeabbauprozessen nachlässt.

Vollscheibenbremse

Die Vollscheibenbremse hingegen ist eine Variante, bei der die gesamte Oberfläche der Bremsscheibe von den Bremsbelägen bedeckt wird. Im Gegensatz zur Teilscheibenbremse gibt es bei der Vollscheibenbremse keine Löcher oder Schlitze auf der Bremsscheibe. Dieses Design bietet eine größere Reibfläche zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe, was zu einer höheren Bremsleistung führen kann. Da die Vollscheibenbremse keine Löcher oder Schlitze aufweist, kann sie dazu neigen, bei nassen Bedingungen etwas schlechter abzuschneiden, da das Wasser nicht so leicht abgeleitet werden kann wie bei der Teilscheibenbremse. Dennoch bietet die Vollscheibenbremse in den meisten Situationen eine solide Bremsleistung und eine gute Haltbarkeit.

Vor- und Nachteile beider Bremsen

Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile und eignen sich für unterschiedliche Anwendungsbereiche. Die Teilscheibenbremse wird oft bei sportlichen Fahrzeugen eingesetzt, bei denen eine optimale Bremsleistung und Wärmeableitung von großer Bedeutung sind. Die Vollscheibenbremse hingegen findet sich häufiger in Standardfahrzeugen, da sie eine solide Bremsleistung bietet und in den meisten Alltagssituationen ausreichend ist.

 

Unterscheidung der Scheibenbremse nach Anzahl der Bremskolben

Man Unterscheidet zwischen Ein- und Mehrkolbensätteln sowie Fest- und Schwimmsattelbremsen.

• Einkolbenbremssattel
• Mehrkolbbremssättel

Einkolbenbremssattel

Bei Einkolbensystemen befindet sich nur ein einziger Bremskolben an der Bremse. Dieses Bremssystem wird hauptsächlich bei PKW und kleinen Motorrädern verwendet.

Mehrkolbenbremssättel

Beim Mehrkolbensystem werden mehrere Kolben an der Bremse angebracht, beispielsweise vier oder sechs. Verwendung findet es vor allem bei stärker motorisierten Motorrädern, da hierdurch eine Verbesserung der Bremsleistung bewirkt wird.

Unterscheidung der Scheibenbremse nach Bauart des Bremssattels

• Schwimmrahmensattel-Scheibenbremse
• Festsattel-Scheibenbremse
• Faustsattel-Scheibenbremse
• Schieberahmensattel-Scheibenbremse
• Pendelsattel-Scheibenbremse

Die Bauart des Bremssattels ist ein weiteres Merkmal, das bei Scheibenbremsen variiert und ihre Leistung und Funktionalität beeinflusst.

Schwimmrahmensattel-Scheibenbremse

Bei dieser Bauart besteht der Bremssattel aus einem Schwimmrahmen, der sich in axialer Richtung frei bewegen kann. Der Schwimmrahmen ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Bremsbeläge auf beiden Seiten der Bremsscheibe, was zu einer besseren Bremsleistung und einer gleichmäßigeren Abnutzung der Beläge führt. Der Schwimmrahmen wird durch spezielle Führungsbolzen oder Federmechanismen fixiert, die die Bewegung des Rahmens in gewissen Grenzen ermöglichen. Diese Art von Bremssattel wird häufig in Fahrzeugen eingesetzt, da sie eine gute Bremsleistung und eine hohe Stabilität bietet.

Festsattel-Scheibenbremse

Im Gegensatz zum Schwimmrahmensattel besteht der Bremssattel bei dieser Bauart aus einem festen Gehäuse, das die Bremsbeläge auf beiden Seiten der Bremsscheibe fixiert. Die Bremsbeläge werden direkt auf die Bremsscheibe gedrückt, wodurch eine effektive Bremskraft erzeugt wird. Die Festsattel-Scheibenbremse bietet eine hohe Bremsleistung und eine verbesserte Wärmeableitung, da der Sattel in der Regel aus einem massiven Aluminiumblock gefertigt ist, der Wärme effizient ableitet. Diese Art von Bremssattel wird häufig in leistungsstarken Fahrzeugen und Sportwagen eingesetzt.

Faustsattel-Scheibenbremse

Der Faustsattel, auch bekannt als Monoblock-Sattel, ist eine weiterentwickelte Version des Festsattels. Bei dieser Bauart besteht der Bremssattel aus einem einzigen massiven Block aus Aluminium oder anderen hochfesten Materialien. Der Vorteil des Faustsattels liegt in seiner steifen und stabilen Struktur, die eine präzise Kraftübertragung und eine verbesserte Bremsleistung ermöglicht. Diese Art von Bremssattel wird oft in Hochleistungsfahrzeugen und Rennwagen eingesetzt, wo höchste Bremsleistung und Präzision gefragt sind.

Schieberahmensattel-Scheibenbremse

Bei dieser Bauart besteht der Bremssattel aus einem Schieberahmen, der sich in einer horizontalen Richtung bewegen kann. Der Schieberahmen ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Bremsbeläge auf beiden Seiten der Bremsscheibe und gewährleistet eine optimale Bremsleistung. Der Sattel wird durch Führungsbolzen oder Gleitmechanismen fixiert, die die Bewegung des Rahmens ermöglichen. Diese Art von Bremssattel bietet eine gute Bremsleistung und wird in vielen gängigen Fahrzeugen eingesetzt.

Pendelsattel-Scheibenbremse

Bei dieser Bauart besteht der Bremssattel aus einem Pendelmechanismus, der sich um einen zentralen Drehpunkt bewegen kann. Der Pendelmechanismus ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Bremsbeläge auf beiden Seiten der Bremsscheibe und gewährleistet eine gute Bremsleistung. Der Sattel wird durch spezielle Pendel- oder Schwenkmechanismen fixiert, die die Bewegung des Sattels steuern. Diese Art von Bremssattel wird in einigen Fahrzeugen eingesetzt und bietet eine solide Bremsleistung.

Rennbremsscheiben und Beläge

Rennbremsscheiben und -beläge unterscheiden sich von herkömmlichen Bremssystemen, da sie speziell für den Einsatz in Rennwagen und Hochleistungsfahrzeugen entwickelt wurden. Sie bieten verbesserte Leistung, Haltbarkeit und thermische Stabilität, um den extremen Belastungen standzuhalten, die während des Rennens auftreten können. Hier sind einige Besonderheiten von Kfz-Rennbremsscheiben und -belägen:

Die Materialien

Rennbremsscheiben werden oft aus speziellen Legierungen hergestellt, die eine hohe Wärmebeständigkeit und Festigkeit aufweisen. Gängige Materialien sind kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff (CFK) oder eine Mischung aus kohlenstofffaserverstärktem Siliziumkarbid (C/SiC). Diese Materialien bieten eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und ermöglichen es den Bremsscheiben, höheren Temperaturen standzuhalten, ohne sich zu verziehen oder zu verschleißen.

Das Belagmaterial

Rennbremsbeläge bestehen oft aus Hochleistungsverbundstoffen, die eine hohe Reibungskoeffizienten und Temperaturbeständigkeit aufweisen. Sie sind so formuliert, dass sie unter extremen Bedingungen eine optimale Bremsleistung bieten, ohne dabei übermäßigen Verschleiß oder Fading zu verursachen. Beläge für Rennbremsscheiben sind in der Regel aggressiver und erzeugen eine höhere Bremskraft, erfordern jedoch auch eine höhere Betriebstemperatur, um ihre volle Leistung zu entfalten.

Die Kühlung der Bremsen

Aufgrund der hohen Temperaturen, die bei Rennveranstaltungen auftreten, sind Rennbremsscheiben häufig mit speziellen Kühlkanälen oder Belüftungsschlitzen ausgestattet. Diese Kanäle oder Schlitze ermöglichen eine verbesserte Luftzirkulation und Abführung von Hitze, um die Bremsscheiben kühl zu halten und eine Überhitzung zu verhindern. Die Kühlung ist entscheidend, um eine gleichbleibende Bremsleistung und eine längere Lebensdauer der Komponenten zu gewährleisten.

Die Gewichtsreduktion zur Performanceoptimierung

Rennbremsscheiben werden oft mit dem Ziel einer Gewichtsreduktion entwickelt, um die ungefederte Masse des Fahrzeugs zu verringern. Durch den Einsatz von leichten Materialien wie CFK oder C/SiC wird das Rotationsgewicht reduziert, was zu einer verbesserten Beschleunigung, Lenkung und Handling des Fahrzeugs führt.

Die Individualisierung

Für den Rennsport werden oft maßgeschneiderte Bremsscheiben und Beläge entwickelt, die auf die spezifischen Anforderungen des Fahrzeugs, der Strecke und der Fahrbedingungen zugeschnitten sind. Durch die Möglichkeit, die Auswahl der Materialien, Abmessungen und Konfigurationen anzupassen, können Rennbremssysteme optimiert und auf die individuellen Bedürfnisse des Rennwagens und Fahrers abgestimmt werden.

Es ist wichtig anzumerken, dass Kfz-Rennbremsscheiben und -beläge für den Einsatz auf Rennstrecken entwickelt wurden und in der Regel nicht für den alltäglichen Straßenverkehr geeignet sind.