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Hersteller/Modell/Typ
Funktion und Wirkungsweise der Bremse
Funktion und Aufbau erklärt
Die Bremsen gehören zu den wichtigsten Sicherheitselementen eines Autos und basieren auf Reibung. Als Betriebsbremsen zum Verzögern eines Fahrzeuges werden insbesondere Scheibenbremsen und Trommelbremsen eingesetzt. Die Feststellbremse sichert den Pkw gegen Wegrollen.
Scheibenbremse
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Bremspedal
Über das Bremspedal kann der Fahrer die Bremsung einleiten. Die Kraftübertragung erfolgt hydraulisch, wobei elektronische Systeme in modernen Autos auch die Winkelstellung des Pedals erkennen und die Bremskraft entsprechend der Fahrsituation automatisch verstärken können.
Bremsflüssigkeit
Moderne Bremsen werden hydraulisch betätigt, wobei die Kraft durch die Bremsflüssigkeit übertragen wird. Die Bremskraft lässt sich auf diese Weise verstärken und gut dosieren. Bremsflüssigkeit weist gute Fließeigenschaften und einen hohen Siedepunkt auf, da es nicht zur Dampfblasenbildung kommen darf. Steigt der Wasseranteil über 3-3,5% muss sie gewechselt werden.
Bremsscheibe
Die Bremsscheibe dreht sich entsprechend der gefahrenen Geschwindigkeit und fungiert als Reibfläche für die Bremsbeläge. Durch die Reibung wird Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt und das Fahrzeug verzögert, bis es schließlich zum Stillstand kommt. Aufgrund der hohen Belastungen handelt es sich um typische Verschleißteile, die je nach Fahrstil alle 30.000 -100.000 km gewechselt werden müssen. Bremsscheiben werden als Vollscheiben oder innenbelüftet verbaut, wobei der Luftstrom eine bessere Wärmeabfuhr verspricht. Aufgrund unterschiedlicher Breite sind die Modelle nicht untereinander austauschbar. Etwaige Nuten, Schlitze oder Löcher in der Bremsscheibe sollen Wasser schneller von der Reibfläche der Bremsscheibe abtransportieren, um auch bei nassen Gegebenheiten sicher bremsen zu können.
Luftstrom
Der Luftstrom bei innenbelüfteten Bremsscheiben hilft, die Wärmeentwicklung zu regulieren. Die Energie wird schneller abtransportiert und die Gefahr des Bremskraftverlustes durch Überhitzung gemindert.
Antriebswelle
Über die Antriebswelle wird das Drehmoment des Motors an die Räder übertragen. Sie werden umgangssprachlich auch häufig als Antriebsachsen bezeichnet, doch im Gegensatz zu einer Welle überträgt eine Achse kein Drehmoment und besitzt eine reine Trag- und Lagerfunktion.
Kühlrippen
Hitze kann die Funktion der Bremse negativ beeinflussen. Die Bremsleistung lässt nach und es kommt zum sogenannten “Fading”. Um die Kühlung zu verbessern, verfügen innenbelüftete Bremsscheiben über Kühlrippen, die einen Luftstrom erzeugen.
Bremsbeläge
Die Bremsbeläge sind Reibepartner der Bremsscheibe und so ausgelegt, dass sie den größten Verschleiß der Bremsanlage aufweisen. Sie lassen sich daher problemlos austauschen und müssen regelmäßig durch Fachpersonal gewechselt werden. Der Tausch erfolgt immer achsweise, wobei die Bremsscheibe je nach Verschleiß ebenfalls gewechselt wird. Die Zusammensetzung der Bremsbeläge ist jeweils Betriebsgeheimnis des Herstellers und neben Metallen sind heutzutage auch Keramik-, Glas-, Gummi-, Carbon- oder Kevlar-Fasern üblich.
Bremskolben
Der Bremskolben drückt die Bremsbeläge gegen die rotierende Bremsscheibe. Je nach Bremssattel können auch mehrere Bremskolben zum Einsatz kommen, um den Anpressdruck gleichmäßig zu verteilen. Er stellt sich so nach, dass der Bremsbelag auch bei Verschleiß ständig im Kontakt mit der Bremsscheibe ist. Beim Bremsvorgang wird der Bremskolben durch die Bremsflüssigkeit in Richtung Bremsscheibe gedrückt.
Bremssattelhalter
Der Bremssattelhalter ist fest mit dem Fahrzeug verbunden und nimmt den Bremssattel auf. Bei einem sogenannten Faustsattel ist dieser schwimmend gelagert und bewegt sich als Reaktion des Anpressdruckes durch den oder die Bremskolben in die entgegengesetzte Richtung. So wird auch der zweite Bremsbelag gegen die Bremsscheibe gepresst, wenn die Bremse betätigt wird. Bei einem Festsattel ist der Bremssattel hingegen starr montiert und beide Bremsbeläge werden jeweils durch einen oder mehrere Bremskolben bewegt.
Bremssattel
Als Bremssattel bezeichnet man den Teil der Bremsanlage, in dem sich der oder die Bremskolben sowie die Bremsbeläge befinden. Er umschließt die Bremsscheibe und ist mit dem Bremssattelhalter verbunden. Durch entsprechende Bremsleitungen kann die Bremsflüssigkeit die Bremskolben schließlich bewegen. Starre Bremssättel verfügen über mindestens zwei Bremskolben und werden Festsättel genannt, während Faustsättel schwimmend gelagert sind und nur einen Bremskolben benötigen.
Führungsbolzen
Handelt es sich um einen Faustsattel, ist dieser mittels Führungsbolzen auf dem Bremssattelhalter schwimmend gelagert. Dieser kann sich daher als Reaktion nach dem Einleiten der Bremsung bewegen und auch den zweiten Bremsbelag an die Bremsscheibe pressen.
Aufbau und Funktion der Scheibenbremse
Die Scheibenbremse ist die häufigste Reibungs- bzw. Schleifbremse im Kfz-Bereich und wurde anfang des 20. Jahrhunderts entwickelt und zunächst mechanisch über Bremsseile betätigt. In modernen Autos finden sich hingegen keine Seilzüge mehr. Die Bremse wird stattdessen hydraulisch betätigt. Dies hat mehrere Vorteile, denn zum einen lassen sich mittels Tandem-Hydraulikzylinder unterschiedliche Bremskreise realisieren, wie sie durch den Gesetzgeber in Deutschland vorgeschrieben sind und zum anderen kann die Bremskraft verstärkt werden. Nur so lassen sich leistungsstarke und schnelle Autos beherrschen. Bei der Bremsung werden die Reibepartner, sprich Bremsscheibe und Bremsbeläge, stark belastet. Die thermische Energie muss durch eine gute Kühlung so schnell wie möglich abgeführt werden, damit sich zum einen die Bremsscheibe nicht verzieht und zum anderen auch die Bremsflüssigkeit nicht zu sieden beginnt. Die entstehenden Dampfblasen im Bremssystem könnten sonst zum Ausfall der Bremse führen. Die Reibung geht natürlich nicht spurlos an Bremsscheiben und Bremsbelängen vorbei. Sie müssen daher regelmäßig gewechselt werden. Passende Bremskomponenten finden Sie bei kfzteile24. Zu unserer Kategorieübersicht zum Thema Scheibenbremsen
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Trommelbremse
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Bremspedal
Durch die Betätigung des Bremspedals wird im Bremssystem Druck aufgebaut, der schließlich dafür sorgt, dass der Radzylinder die Bremsbacken gegen die Bremstrommel drückt. Trommelbremsen verfügen je nach Aufbau über eine hohe Selbstverstärkung, lassen sich aber vergleichsweise schwierig dosieren.
Stützbolzen
Je nach Aufbau der Trommelbremse kann ein Stützbolzen notwendig sein, um als Haltepunkt für die Rückstellfedern zu fungieren oder zu verhindern, dass sich die Bremsbacken durch die Trommel bewegen können. Je nachdem mit wievielen Radzylindern die Bremsbacken betätigt werden und aufgehangen sind, unterscheidet man Simplex-, Duplex-, Duo-Duplex-, Servo- und Duo-Servo-Trommelbremsen.
Rückstellfedern
Sobald der Druck im Radzylinder nachlässt, ziehen die Rückstellfedern die Bremsbacken von der Bremstrommel. Die Federn sorgen also dafür, dass das Auto nach der Bremsung weiterfahren kann, ohne dass es zu unerwünschtem Verschleiß und Hitzeentwicklung kommt.
Bremsbacken
In jeder Trommelbremse arbeiten zwei Bremsbacken, auf die die Bremsbeläge aufgebracht sind. Die Reibung zwischen Bremsbelag und Trommel wandelt kinetische Energie in thermische Energie um und verzögert dadurch das Fahrzeug. Für die notwendige Steifigkeit sorgt ein T-Profil. Die Bremsbacken mit den Bremsbelägen verschleißen in der Regel schneller als die Bremstrommel.
Haltebolzen
Je nach Aufbau der Trommelbremse können Haltebolzen die Bremsbacken in Position halten. Dabei erlauben sie in der Regel ein gewisses Bewegungsspiel, damit Bremstrommel und Bremsbacken ein optimales Bremsergebnis erzeugen können.
Nachstellvorrichtung
Durch den allmählichen Verschleiß der Bremsbeläge erhöht sich das Spiel zwischen den Bremsbacken und der Bremstrommel, wodurch sich der Pedalweg vergrößert. Um dieses entstehende Lüftspiel zu korrigieren ist eine Nachstellvorrichtung notwendig, die entweder automatisch oder per Hand betätigt wird.
Bremsträger
Der Bremsträger bzw. die Trägerplatte ist mit der Achse des Fahrzeuges verbunden und dreht sich nicht. Auf dem Bremsträger sind der Radzylinder sowie etwaige Haltebolzen und Stützlager montiert.
Bremstrommel
Die Bremstrommel ist der namensgebende Teil der Trommelbremse. Sie wird auf die Radnabe montiert und dreht sich. Durch die Reibung mit den Bremsbelägen kann das Auto verzögert werden. Neben ihrer Bremswirkung hat die Bremstrommel auch eine Schutzfunktion für die Bremskomponenten. Dank ihrer Topf-Form können Schmutz und Wasser das Bremsen weniger beeinflussen als bei Scheibenbremsen. Allerdings gestaltet sich der Abtransport der Wärme schwieriger.
Radzylinder
Der doppelt wirkende Radzylinder drückt beide Bremsbacken mit den jeweiligen Bremsbelägen gegen die sich drehende Bremstrommel. Die Kraft wird dabei hydraulisch übertragen. Aufgrund der Drehung der Trommel ergibt sich eine auflaufende (selbstverstärkende) Seite und eine ablaufende Seite, sodass die Lagerung der Bremsbacken eine wichtige Rolle spielt, um eine möglichst große und gleichmäßige Bremswirkung zu erzielen.
Aufbau und Funktion der Trommelbremse
Trommelbremsen sind ebenfalls Reibungsbremsen, die je nach Konstruktion eine starke Selbstverstärkung bieten. Durch die Drehung wird immer mindestens eine Bremsbacke noch fester an die umlaufende Trommel gepresst. Werden die Bremsbacken schwimmend gelagert und die Abstützkraft der auflaufenden Bremsbacke per Druckbolzen an die ablaufende Bremsbacke übertragen, ergeben sich in der Konsequenz sogar zwei auflaufende Bremsbacken. Was Servo-Bremsen von Duplex-Bremsen unterscheidet und was es mit Duo-Servo und Duo-Duplex-Bremsen auf sich hat, erklären wir übrigens direkt in unserer Trommelbremsen-Kategorie. Trommelbremsen kommen meist nur noch bei Kleinwagen zum Einsatz und bieten aufgrund der geschlossenen Bauform auch in Offroad-Bereich Vorteile. In anderen Pkws wurden sie durch Scheibenbremsen verdrängt, die eine bessere Dosierbarkeit, einen bessere Kühlung und eine einfachere Wartung bieten. Zu unserer Kategorieübersicht zum Thema Trommelbremsen
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Feststellbremse
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Trommelbremsen
Um die Feststellbremse bei Trommelbremsen zu realisieren, müssen lediglich die Bremsbacken mechanisch an die Bremstrommel bewegt werden. Dies lässt sich relativ leicht durch entsprechende Bowdenzüge umsetzen, die mit dem Handbremshebel verbunden sind.Scheibenbremsen
Die häufig als Handbremse bezeichnete Feststellbremse wird durch den Gesetzgeber vorgegeben und lässt sich bei Scheibenbremsen schwerer realisieren als bei Trommelbremsen. Entweder fungiert die Innenseite der Scheibenbremse wie eine Mini-Trommelbremse oder ein Haltepin wird mittels Elektromotor gegen die Bremsscheibe gepresst.Feststellbremse
Die Feststellbremse wird umgangssprachlich auch als Handbremse bezeichnet, da sie häufig durch einen Hebel zwischen den Vordersitzen bedient wird. Sie ist gesetzlich vorgeschrieben und muss unabhängig von der Betriebsbremse des Autos funktionieren. Die Kraftübertragung erfolgt meist mittels Seilzug, aber auch Systeme mit Elektromotoren sind im Kommen. Sie bieten einige Vorteile und verhindern elektronisch gesteuert z.B. das Wegrollen des Fahrzeuges am Hang oder aktivieren sich beim Stillstand des Autos automatisch. Außerdem besteht nicht die Gefahr, dass der Bowdenzug im Winter einfriert. Auch wenn moderne Feststellbremsen komfortabel ohne Zutun des Fahrers arbeiten, sollten Sie vor allem bei starkem Gefälle zusätzlich einen Gang einlegen. Fahrzeuge mit Automatikgetriebe werden zunächst durch die Betriebsbremse gehalten, eh die Feststellbremse aktiviert wird. Wählen Sie im Anschluss die Position "N" (Neutral) und lösen Sie dann das Bremspedal. Sobald sich das Fahrzeug "gesetzt" hat, wird mit "P" die Parksperre aktiviert. Ein Eindrehen der Vorderräder bietet im abschüssigen Gelände zusätzliche Sicherheit. Zu unserer Kategorieübersicht zum Thema Bremsanlagen
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Wechsel der Bremsen
Der Wechsel der Bremsen sollte grundsätzlich in einer qualifizierten Fachwerkstatt erfolgen, denn durch unsachgemäßen Einbau riskieren Sie nicht nur Schäden am Fahrzeug sondern auch Ihre Sicherheit. Die Kosten für den Einbau variieren stark. Es lohnt sich also, Angebote zu vergleichen. Hochwertige Bremsscheiben und passende Bremsbeläge bekommen Sie bei uns von renommierten Markenherstellern wie z.B. ATE, Brembo, Bosch oder f.becker line.
Einsatzgebiet von Bremsen
Die Bremse ist eine Vorichtung, mit der bewegte Maschinen- oder Fahrzeugteile verzögert werden können. Was technisch klingt, bildet die Grundlage moderner Mobilität, denn schließlich kann kein Fortbewegungsmittel sicher bewegt werden, ohne dass eine Möglichkeit zum kontrollierten Anhalten besteht. Dies gilt für Autos ebenso wie für Fahrräder, Lkw, Busse oder Züge. Auch Flugzeuge und Schiffe müssen abgebremst werden, allerdings kommen neben der Reibungsbremse dort noch andere Bremsmechanismen zum Einsatz. Bei einer Strömungsbremse wird z.B. der Luftwiderstand durch den Stellwinkel von Bremsklappen bestimmt und auch Bremsfallschirme kommen im Hochgeschwindigkeitsbereich zum Einsatz. Supersportwagen wie der Mercedes-Benz SLR McLaren oder der Bugatti Veyron 16.4 nutzen das Prinzip über ihren Heckflügel. Der entstehende Luftwirbel bremst das jeweilige Fahrzeug nicht nur ab, sondern sorgt auch dafür, dass sich der Anpressdruck auf die Straße erhöht. Auf diese Weise können die Räder höhere Bremskräfte auf den Untergrund übertragen.
Was passiert beim Bremsen?
Der Begriff Bremse beschreibt physikalisch gesehen eine Umwandlung von Bewegungsenergie in eine andere Form, denn schließlich ist die Energie eines abgeschlossenen Systems nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik konstant. Die Bewegungsenergie wird meistens in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Die sogenannten Schleifbremsen sind weit verbreitet und werden vor allem im Kfz-Bereich eingesetzt. Die kinetische Energie kann aber auch gezielt in elektrische Energie umgewandelt werden, indem man einen Generator anschließt und die elektromagnetische Induktion nutzt. Dieses Wirkungsprinzip wird häufig im Eisenbahnverkehr genutzt.
Die umgewandelte Energiemenge beim Bremsen (ΔQ) lässt sich berechnen und hängt von der Masse (m) und der Geschwindigkeitsdifferenz (Δv) ab.
ΔQ = 1/2 * m * (v1² - v2²)
Die Energiemenge, die für das Verzögern notwendig ist, steigt also mit zunehmender Masse und die Geschwindigkeitsdifferenz geht sogar als Quadrat in die Gleichung ein. Dieser grundsätzliche Zusammenhang ist für das sichere Bremsen im Straßenverkehr von essenzieller Bedeutung. Je schneller ein Fahrzeug unterwegs ist, desto größer wird die Energiemenge, die bis zum Stillstand umgewandelt werden muss. Kommt es zu einem Unfall, wird noch verbliebene kinetische Energie durch die Verformung der Karosserie abgebaut. Dabei kann es zu schweren und tödlichen Verletzungen kommen. Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger oder Fahrradfahrer sind mangels schützender Karosserie bei Zusammenstößen auch besonders gefährdet.
Bremsweg/Anhalteweg
Aus diesen Überlegungen heraus ergeben sich die Kenngrößen Bremsweg und Anhalteweg, wobei der Bremsweg die Strecke beschreibt, die von Beginn der Bremsung bis zum Stillstand des Autos zurückgelegt wird. Der Anhalteweg schließt außerdem das kognitive Erfassen einer Situation und das entsprechende Reagieren ein, die dem Bremsvorgang stets vorausgehen. Autofahrer müssen die Situation sehen und die Notwendigkeit des Bremsens erkennen. Zudem müssen sie reagieren und die Bremsung schließlich umsetzen. Die dafür notwendige Zeit ist individuell sehr unterschiedlich, dauert im Schnitt aber eine Sekunde. Mit steigendem Alter, Ablenkung sowie unter Drogen- oder Medikamenteneinfluss nimmt der Anhalteweg deutlich zu. Als Faustformeln gelten approximativ folgende Zusammenhänge:
Reaktionsweg = Geschwindigkeit/10 * 3
Bremsweg bei Gefahr= 1/2 + (Geschwindigkeit/10)²
Anhalteweg = Reaktionsweg + Bremsweg
Der Anhalteweg nach diesen Formeln stellt einen Näherungswert dar, der lediglich verdeutlichen soll, dass die gefahrene Geschwindigkeit beim Bremsen entscheidend ist. Der daraus abgeleitete Sicherheitsabstand einer "halben Tachoanzeige" in Metern gilt auch nur bei trockener Fahrbahn. Bei Nässe und Schnee sollten sie einen "ganzen Tacho" Abstand halten und bei Eisglätte ist sogar eine "doppelte Tacholänge" notwendig.
Aufmerksames und an die Witterung sowie die Straßenverhältnisse angepasstes Fahrverhalten sind der beste Unfallschutz.
