Scheibenbremsen. Lexikon

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1 Scheibenbremsen - Lexikon - 1 -

2 Scheibenbremsen Lexikon Da rund um das Thema Scheibenbremse eine ganze Reihe an Wahrheiten und Unwahrheiten kursieren, wollen wir mit diesem Lexikon zumindest die grundlegenden Begriffe näher erläutern und zu manchen Themen auch ein kleines Statement abgeben. Einigen werden manche Begriffe zu banal erscheinen, andere wiederum zu technisch. Das Lexikon erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sollten Sie grobe Fehler entdecken, dann teilen Sie uns diese bitte mit. Alternde Bremsflüssigkeit / Ausgasen / Ausgleichsbehälter / Automatische Belagnachstellung / Bremsbeläge - organisch oder gesintert? / Bremskraftverteilung vorne-hinten / Dauerbremsung / Dosierbarkeit / DOT / DOT vs Mineralöl / Druckpunkt / Einteiliger Bremssattel / EPDM / Fading / Festsattel vs Schwimmsattel / Flächenpressung / Geberkolben / Griffweitenverstellung / Große Scheibe - hohe Bremskraft! / Hot Spots / Hygroskopie / Hysteresekurve / IS2000 vs Postmount / Jochverbindungsschraube / Kolbendurchmesser / Nehmerkolben / offenes System vs geschlossenes System / Quadring / Slip Stick Effekt / Torx / Überhitzen / Übersetzungsverhältnis / Verglasende Beläge / 2 Kolben vs 4 Kolben Alternde Bremsflüssigkeit Bei jedem hydraulischen Medium lassen die gewünschten Eigenschaften mit der Zeit etwas nach - die Flüssigkeit altert. Das entscheidende Kriterium für das Altern von Bremsflüssigkeit ist der Wassergehalt (die Eintrübung der Flüssigkeit durch Abrieb der Dichtungen im Bremssystem ist dagegen eher unschön als schädlich). Im Gegensatz zu Mineralöl verhalten sich Bremsflüssigkeiten auf Polyglykoletherbasis (also DOT 3, DOT 4 und DOT 5.1) hygroskopisch, d.h. sie sind (positiv gesagt) in der Lage, eine gewisse Menge an Wasser chemisch zu binden (negativ gesagt: "DOT zieht Wasser"). Das führt dazu, dass der Siedepunkt der Flüssigkeit sinkt. Ab einem gewissen Wassergehalt wird der Siedepunkt so niedrig, dass die Gefahr von Dampfblasen (und damit schlagartiger Druckpunktverlust) bei hohen Betriebstemperaturen wächst. Die meisten Automobilhersteller geben daher auch Intervalle an, in denen die Bremsflüssigkeit ausgetauscht werden muss. Solche Intervalle für ein Bike anzugeben ist fast unmöglich, da man als Hersteller nicht davon ausgehen kann, dass zwischen den theoretisch möglichen Wartungsintervallen nicht an der Bremse gebastelt wurde. Allein schon beim Kontakt mit der Umgebungsluft nimmt Bremsflüssigkeit über die Luftfeuchtigkeit Wasser auf. Je nachdem wie oft die Bremse also "offen" war und wie sorgfältig geschraubt wurde, kann der Wassergehalt also mehr oder weniger hoch sein. Wer auf Nummer sicher gehen will, sollte spätestens nach zwei Jahren die Bremsflüssigkeit wechseln lassen. Ausgasen Beschreibt den Effekt, dass sich unter sehr hohen Temperaturen z.b. bei langen Dauerbremsungen aus dem (organischen) Bremsbelag Gase lösen. Das wiederum hat zur Folge, dass der Reibwert zwischen Belag und Scheibe spürbar absinkt - die Bremswirkung lässt nach (siehe auch Fading)

3 Ausgleichsbehälter Bei Scheibenbremsen mit offenem System. Der Ausgleichsbehälter ist über eine oder mehrere Bohrungen mit dem Geberzylinder verbunden. Beim Öffnen des Bremshebels kann über diese Bohrungen Bremsflüssigkeit in oder aus dem Behälter strömen. Zieht man den Bremshebel, wird die Verbindung des Ausgleichsbehälters zum Rest des Bremssystems unterbrochen. Im Ausgleichsbehälter baut sich also beim Bremsen auch kein Druck auf. Der eigentliche Ausgleich findet in zwei Fällen statt. Zum einen wenn die Nehmerkolben im Bremssattel nachstellen (siehe auch: Automatische Belagnachstellung) und Bremsflüssigkeit aus dem Behälter in das Bremssystem nachfließt. Der zweite Fall liegt vor, wenn sich die Bremsflüssigkeit im Bremssattel stark erhitzt und in Folge dessen ausdehnt. Das größere Volumen der heißen Flüssigkeit wird vom Ausgleichsbehälter aufgenommen und somit verhindert, dass die Bremse "zumacht". Der Ausgleichsbehälter wird meist über eine Membran nach außen hin abgedichtet, die sich an das variierende Volumen an Bremsflüssigkeit im Behälter anpassen können muss. Automatische Belagnachstellung Nur bei Scheibenbremsen mit offenem System. Die Nut für die Kolbendichtung (Rechteckoder Quadring) im Bremssattel hat eine spezielle Form, die dafür sorgt, dass die Gummidichtung beim Bremsen mit dem Kolben "mitgeht". Löst man die Bremse, zieht die Gummidichtung den Kolben wieder um das selbe Maß zurück in die Kolbenbohrung. Wenn der Kolben sich zum Bremsen weiter aus der Kolbenbohrung bewegen muss als die Gummidichtung mitgehen kann (weil die Beläge stärker abgefahren, also dünner geworden sind), schiebt sich der Kolben durch die Dichtung, er stellt sich nach. Durch diesen technischen Trick bleibt der Abstand der Beläge zur Scheibe (in der Regel ca. 0,4mm) immer gleich, egal wie weit die Beläge abgefahren sind. Bei Bremsen mit automatischer Belagnachstellung lässt sich übrigens der Druckpunkt (also im Endeffekt der Abstand der Beläge zur Scheibe) nicht nachträglich verstellen. Er ist konstruktiv, durch die Form der Nut im Bremssattel festgelegt. Bremsbeläge - organisch oder gesintert? Organische Beläge heißen so, weil sie in erster Linie aus verschiedenen Kohlenwasserstoffverbindungen, also Produkten der organischen Chemie bestehen. Die Grundmasse (auch Matrix) aus Kunstharzen, hält sozusagen den ganzen Belag zusammenhält. Fasern in der Matrix geben dem Belag mechanische Festigkeit. Über verschiedenste Füllstoffe (auch Metalle) werden Gebrauchseigenschaften wie z.b. der Reibwert bestimmt. In einem organischen Belag können bis zu 25 verschiedene Werkstoffe zum Einsatz kommen. Sinterbeläge heißen nach ihrem Herstellungsverfahren. Beim Sintern werden verschiedene Werkstoffe (meist Metalle oder Keramik) in Pulverform unter hohem Druck und hoher Temperatur miteinander verbunden - es entsteht ein metallähnlicher Werkstoff. Gesinterte Beläge sind im Allgemeinen härter und verschleißfester als organische Beläge und funktionieren auch bei sehr hohen Temperaturen noch problemlos (sehr geringe Anfälligkeit für Fading). Gesinterte Beläge neigen aber stärker zum Quietschen, belasten die Bremsanlage durch verstärkte Wärmeerzeugung (deswegen auch nicht für jede Bremse zu empfehlen) und sind in der Produktion teurer als organische Beläge. Um optimal zu funktionieren, müssen die Scheiben übrigens auf den Belag abgestimmt sein. Als Faustregel gilt: Scheiben mit wenigen, kleinen Löchern auf der Bremsfläche eignen sich für die weicheren, organischen Beläge, Scheiben mit großen Öffnungen auf der Bremsfläche passen besser zu den harten Sinterbelägen (siehe auch: Verglasende Beläge)

4 Bremskraftverteilung vorne/hinten 60:40? - 70:30? Oder 80:20? Beim Straßenrad relativ einfach zu errechnen, beim Bike im Gelände aber nur grob abzuschätzen. Je nach Gelände, Sitzposition, Gewichtsverteilung und Untergrund kann die Verteilung stark variieren. Grundsätzlich ist es aber so, dass über das Vorderrad größere Bremskräfte übertragen werden können, als über das Hinterrad. Deswegen macht es auch Sinn, vorne eine größere Scheibe zu fahren, als am Hinterrad. Wie stark man jeweils die Vorder- und Hinterradbremse betätigt hängt von der Fahrsituation ab. Man sollte aber möglichst immer beide Bremsen einsetzen. Wer eine Paßstraße nur auf der hinteren Scheibe runterbremst, muss sich nicht wundern, wenn die Bremse irgendwann an ihr Limit kommt. Dauerbremsung Kilometerlange, steile Paßabfahrten (womöglich noch mit Gepäck auf dem Bike) sind der Worst Case für jede Bremse. Um die Belastungen für die Bremsen möglichst gering zu halten, sollte man ein paar Grundregeln beachten: Immer beide Bremsen einsetzen. Geteiltes Leid ist halbes Leid. Wo es möglich ist, die Bremsen kurz öffnen, damit sie sich etwas abkühlen können. Die Beläge nicht ständig schleifen lassen, sondern lieber kürzer, aber dafür kräftiger bremsen. Sobald man merkt, dass die Bremswirkung deutlich nachlässt, sollte man sicherheitshalber kurz anhalten und den Bremsen eine kurze Verschnaufpause gönnen. Dosierbarkeit Power is nothing without control. Der Spruch ist schon ziemlich abgedroschen und ausserdem von der Reifenwerbung geklaut, stimmt aber trotzdem. Je technischer die Trails werden und je näher man sich beim Biken am Grenzbereich bewegt, desto wichtiger wird die Dosierbarkeit der Bremsen. Das heisst, dass die Bremse genau das umsetzen muss, was der Fahrer über den Bremshebel an Befehlen ausgibt. Und zwar möglichst unverfälscht, 1:1. Kleine Gedenksekunden, welche sich eine schlecht dosierbare Bremse gönnt, um das blockierende Vorderrad wieder freizugeben können sehr schmerzhaft sein. Wie man die Dosierbarkeit einer Bremse verbessert steht unter 2-Kolben vs 4-Kolben und Druckpunkt. Wir behaupten jetzt einfach mal, dass wir bei The Cleg eine der am besten dosierbaren Bremsen im Programm haben. Und das werden Sie bei einer Probefahrt auch selber feststellen. DOT In der FMVSS 116 (Federal Motor Vehicle Safety Standard) der USA sind Prüfvorschriften für Bremsflüssigkeiten festgelegt. Zu prüfen sind demnach unter anderem der Trockensiedepunkt, der Nasssiedepunkt und die Viskosität, um die Brauchbarkeit einer Bremsflüssigkeit beurteilen zu können. Das Department of Transportation (DOT) hat anhand dieser Prüfkriterien drei Gruppen eingeteilt: DOT 3, DOT 4 und DOT 5. Die Werte für DOT 3 und 4 waren für konventionelle Bremsflüssigkeiten auf Polyglykoletherbasis vorgesehen, die Werte für DOT 5 für Bremsflüssigkeiten auf Silikonölbasis. Mittlerweile gibt es konventionelle Flüssigkeiten, welche die Werte der DOT 5 erfüllen. Diese wurden eine Zeitlang als DOT 4plus im Handel geführt. Heute tragen diese Flüssigkeiten die Bezeichnung DOT 5.1. Hier ist Vorsicht geboten: DOT 5 ist nicht kompatibel mit DOT 5.1 oder DOT 4, findet sich aber auch kaum im normalen Handel. Um Verwechslungen auszuschließen sind Flüssigkeiten nach DOT 5 blau eingefärbt, die konventionellen Bremsflüssigkeiten auf Glykoletherbasis (DOT 3, DOT 4 und DOT 5.1) sind gelb

5 Klasseneinteilung nach DOT DOT 3 DOT 4 DOT 5 Trockensiedepunkt mind. in C Nasssiedepunkt mind. in C Kälteviskosität bei - 40 C Farbe gelb gelb blau DOT vs Mineralöl Beide Medien haben Vor- und Nachteile, wobei die Vorteile von Mineralöl vorwiegend in der unproblematischeren Wartung liegen. Mineralöl ist nämlich im Gegensatz zu DOT weder giftig noch greift es bei Kontakt die Haut oder den Lack am Bike an. Für den Einsatz von DOT spricht der höhere Siedepunkt, die geringere Kompressibilität (harter Druckpunkt!), die geringere Viskosität (dünnflüssig) und dass als Werkstoff für die Dichtungen EPDM zum Einsatz kommen kann, welches im Gegensatz zu NBR oder HNBR, welches bei Mineralöl verwendet wird, über einen breiteren Temperaturbereich hinweg konstante Eigenschaften und eine sehr hohe Gebrauchsdauer aufweist. Das hygroskopische Verhalten von DOT, also die Eigenschaft Wasser chemisch zu binden, bringt sowohl Vor- als auch Nachteile mit sich. Auf der einen Seite verschlechtern sich durch die Hygroskopie mit der Zeit die Eigenschaften von DOT (siehe auch: Alternde Bremsflüssigkeit), andererseits bindet DOT aber wegen der Hygroskopie auch Wasser, welches durch Unachtsamkeiten bei der Montage in das Bremssystem gelangen kann. Nicht chemisch gebundenes Wasser im Bremssystem würde schon bei 100 Celsius verdampfen und zum Ausfall der Bremsanlage führen (Druckpunktverlust). Das bessere Medium für hoch beanspruchte Bremsen ist ganz sicher DOT, dafür ist der Umgang mit der giftigen Flüssigkeit nicht ganz unproblematisch. Druckpunkt Entweder hohe Bremspower oder harter Druckpunkt? Je höher das Übersetzungsverhältnis einer Bremse, desto weicher fühlt sich die Bremse tendenziell an (z.b. Formula). Im Gegenzug haben Bremsen mit einem relativ geringen Übersetzungsverhältnis (z.b. Hayes) meist einen angenehm harten Druckpunkt - beißen aber nicht ganz so gut. Da wir bei The Cleg aber nur ungern mit dem Bremsfinger im Teig rühren und trotzdem gerne kräftig verzögern, haben wir unsere hoch übersetzten Bremsen auf einen harten Druckpunkt hin getrimmt. Angefangen bei der Auswahl der richtigen Werkstoffe, über die konstruktive Auslegung bis hin zur CNC- Fertigung unter der Einhaltung geringster Toleranzen - jedes Bauteil wurde dahingehend optimiert, möglichst wenig nachzugeben. Das Resultat ist, dass unsere Bremsen trotz des hohen Übersetzungsverhältnisses einen knallharten Druckpunkt haben

6 Einteiliger Bremssattel Was Porsche bei seinen Sportwagen schon seit Jahren vormacht, findet sich auch immer häufiger bei Fahrradbremsen - der einteilige Bremssattel. Er besteht nicht wie sonst üblich aus zwei miteinander verschraubten Bremssattelhälften, sondern - wie der Name schon sagt - aus einem Teil (meist gegossen oder geschmiedet, bei Hope seit Neuestem auch gefräst). Durch das Weglassen der Stahlschrauben (Jochverbindungsschrauben) lassen sich zunächst mal ein paar Gramm Gewicht einsparen. Ausserdem kann der ganze Bremssattel kleiner, kompakter werden, weil kein Platz mehr für die Verschraubung vorgesehen werden muss. Ob der einteilige Aufbau darüber hinaus noch weitere Vorteile bringt, sei dahingestellt. Die Frage wird jeder Hersteller anders beantworten - je nachdem ob er einen einteiligen Sattel im Programm hat oder nicht. Grundsätzlich steifer sind solche einteiligen Bremssättel nicht. Gerade die Vorspannung durch die Jochverbindungsschrauben (wenn diese an der richtigen Stelle sitzen) bringt Steifigkeit in einen verschraubten Bremssattel und verhindert, dass dieser sich bei gezogener Bremse aufweitet. EPDM Elastomer, welcher bei unseren Kolbendichtungen im Bremssattel und für die Membran des Ausgleichbehälters zum Einsatz kommt. Hat einen sehr breiten Temperaturbereich in dem er konstante Eigenschaften und eine sehr hohe Gebrauchsdauer aufweist (-40 bis 120 Celsius). Verträgt sich perfekt mit DOT 4 oder DOT 5.1. Fading Fading heißt nichts anderes, als dass der Reibwert zwischen Belag und Scheibe beim Überschreiten einer gewissen Temperatur nachlässt und die Bremswirkung damit schlechter wird. Der Effekt kommt dadurch zustande, dass jeder Bremsbelag einen temperaturabhängigen Reibwert hat (Temperaturgang). Der Reibwert steigt vom Kaltreibwert bis zum maximalen Reibwert bei der Temperatur X an und fällt dann wieder stark ab. Übersteigt die Belagtemperatur beim Bremsen den kritischen Wert X nimmt die Bremskraft ab. Verstärkt wird der Effekt des temperaturabhängigen Reibwerts noch durch das sogenannte Ausgasen der Beläge. Im Extremfall kann das Fading so stark werden, dass man auch mit brachialer Kraft keine Vollbremsung mehr hinkriegt. Festsattel vs Schwimmsattel Im Gegensatz zum Schwimmsattel ändert der Festsattel - einmal montiert - seine Position zur Bremsscheibe nicht mehr. Die Annäherung der Beläge an die Scheibe erfolgt allein über die Bewegung der Kolben. Deswegen müssen bei Festsattelbremsen die Nehmerkolben immer paarweise gegenüberliegend angeordnet werden. Man findet also Festsättel mit 2, 4 oder 6 Kolben. Bei einer Schwimmsattelbremse (z.b. Magura/Gustav M.) ist der Bremssattel nicht fest mit der Gabel bzw. dem Rahmen verbunden. Er kann sich auf einem Stator seitlich bewegen. Das heisst, dass man nur noch auf einer Seite des Bremssattels einen (oder mehrere) Nehmerkolben vorsehen muss, der den einen Belag an die Scheibe drückt und gleichzeitig den anderen Belag an diese zieht. Diese "Einseitigkeit" hat dann Vorteile, wenn auf einer Seite der Bremsscheibe kein oder nur wenig Platz zur Verfügung steht, da der Schwimmsattel auf der Seite ohne Nehmerkolben sehr flach baut. Einer der (oft überbewerteten) Nachteile des Schwimmsattels ist die Neigung zu Schleifgeräuschen. Generell ist der Schwimmsattel wegen der höheren Freiheitsgrade konstruktiv schwerer zu optimieren, als ein Festsattel - es ist zum Beispiel extrem schwierig eine gleichmäßige Flächenpressung der Beläge zu erreichen

7 Flächenpressung Drückt aus wie stark der Bremsbelag an welcher Stelle beim Bremsen auf die Scheibe gepresst wird. Eine möglichst gleichmäßige Flächenpressung spricht für die Güte der Konstruktion des Bremssattels. Wie gut ein Bremssattel ist lässt sich am Verschleißbild der Bremsbeläge ablesen. Einseitig, schräg abgefahrene Beläge zeigen, dass die Bremse nicht ideal konstruiert wurde. Je gleichmäßiger die Flächenpressung, desto leistungsfähiger ist die Bremse. Geberkolben Der Kolben im Bremsgriff, über den die mechanische Kraft des Bremshebels in das hydraulische System übertragen wird. Griffweitenverstellung Sollte an jeder Bremse selbstverständlich sein, um die Bremse individuell einstellen zu können. Die Griffweite lässt sich bei Bremsen von The Cleg über einen gut zugänglichen 2 Millimeter Innensechskant an der Vorderseite des Bremshebels leicht einstellen. Große Scheibe - hohe Bremskraft! Die Bedeutung der Hebelverhältnisse haben schon die alten Griechen erkannt. Die für die Funktion einer Scheibenbremse relevanten Hebel ergeben sich grob überschlagen aus dem Verhältnis zwischen Laufraddurchmesser und Scheibendurchmesser. Durch das Umrüsten einer 160er Scheibe auf eine mit 200 Millimeter Durchmesser verbessert sich der Hebel für die Bremse von 1:4,25 auf 1:3,4. In der Praxis bedeutet das mit der gleichen Bremse bei identischer Handkraft 25% mehr Bremspower. Der Aufstieg von 180 Millimetern zu 200 Millimetern bringt rein rechnerisch 11% mehr Power. Hot Spots Sind Stellen auf dem Bremsbelag, die sich stärker erwärmen als der Rest des Belages. Die Ursache für Hot Spots ist meist die ungleichmäßige Flächenpressung des Belages. An den Stellen mit großer Anpressung treten höhere Temperaturen auf. Die Bildung von Hot Spots führt zu frühzeitigem und ungleichmäßigem Verschleiß der Bremsbeläge. Ausserdem steigt durch die punktuelle, hohe thermische Belastung der Beläge die Fadinggefahr. Hygroskopisch Siehe: DOT vs Mineralöl Hysteresekurve Wird auf einem Bremsenprüfstand ermittelt. Aus der Hysteresekurve kann man mit ein wenig Übung alle wichtigen Leistungsdaten der Bremse ablesen. Zur Ermittlung der Bremshysterese wird auf einem Rollenprüfstand bei konstanter Geschwindigkeit der Bremshebel mit zunehmender Kraft (meist über einen Pneumatikzylinder) gezogen, bis eine im Vorfeld definierte Bremskraft (z.b. 600Newton) erreicht ist. Dann wird der Hebel wieder geöffnet. Während der Bremsung werden die Werte für Hand- und Bremskraft gemessen (ca. 250 Mal/Sekunde) und abgespeichert. Stellt man die aufgezeichneten Werte für Hand- und Bremskraft in einem Diagramm dar, ergibt sich eine geschlossene Kurve mit einem ansteigenden und einem absteigenden Ast, die Bremshysterese. Die Werte auf dem ansteigenden Ast geben an, bei welcher Handkraft am Hebel welche Bremskraft anliegt, wenn man die Bremse zieht. Je steiler die Kurve ansteigt, desto kräftiger verzögert die Bremse in der Praxis. Der Verlauf des absteigenden Astes gibt Auskunft über die Dosierbarkeit. Je näher - 7 -

8 die Werte für das Öffnen und Ziehen der Bremse zusammen liegen, desto besser lässt die Bremse sich dosieren. Bremshysteren von V-Brakes zeigen im oberen Teil des absteigenden Astes zunächst ein mehr oder weniger stark ausgeprägtes Plateau. In diesem horizontalen Bereich der Kurve liegt eine konstant hohe Bremskraft an, obwohl die Kraft am Bremshebel ständig reduziert wird. In der Praxis heisst das, das die Bremse erst mit einiger Verzögerung wieder öffnet. Die Bremshysteresen für (hydraulische) Scheibenbremsen sind in der Regel sehr flach - die Discs sind um Welten besser dosierbar. IS 2000 vs Postmount Der Begriff Standard legt den Verdacht nahe, dass man sich auf irgendetwas geeinigt hat und diese Vereinbarung - als Standard eben - einheitlich durchsetzen will. Da gibt es zum Beispiel den Internationalen Standard für Scheibenbremsen, IS2000. Wunderbar könnte man meinen, jetzt haben sich die Jungs in der Fahrradindustrie endlich geeinigt und ich kann jede Bremse an jeden Rahmen und jede Gabel schrauben. Aber das wäre ja fast schon zu einfach. Manitou besteht weiterhin auf einen eigenen Standard - den Postmount Standard. Und nur der Vollständigkeit halber: mit der Boxxer brät RockShox auch eine Extrawurst. Manitou begründet seinen Postmount damit, dass der Kraftfluss besser sei, als beim IS2000. Offensichtlich spielt der Kraftfluss am Rahmen im Gegensatz zur Gabel keine Rolle, denn an Hinterbauten wird fast ausschließlich der IS2000 verbaut. Und komisch, dass sich die Kollegen aus der Motorradindustrie über den Kraftfluss keine Gedanken machen oder zumindest zu anderen Ergebnissen kommen. Anyway, Postmount oder IS im Endeffekt wäre es egal, welcher sich durchsetzt, aber zwei oder mehr "Standards" parallel am Leben zu erhalten bringt dem Endverbraucher sicher keine Vorteile. Scheibenbremsen von The Cleg sind mit dem IS2000 kompatibel - für die Montage an Manitou Gabeln muss man einen Adapter verwenden. Jochverbindungsschraube Die Jochverbindungsschrauben verbinden die beiden Hälften eines Bremssattels (Ausnahme: Einteiliger Bremssattel). Die Vorspannung des Bremssattels durch die Schrauben sorgt dafür, dass der Sattel sich unter den Kolbenkräften nicht aufweitet. Bei unserer Freeride- und Downhillbremse haben wir deswegen gleich 4 Jochverbindungsschrauben vorgesehen. Der Bremssattel weitet sich auch bei Extrembelastungen nicht auf. Kolbendurchmesser Das Verhältnis der Kolbenflächen von Geberkolben und Nehmerkolben legt das Übersetzungsverhältnis in einem hydraulischen System fest (siehe auch: Übersetzungsverhältnis). Zudem kann über verschiedene Kolbendurchmesser in einem 4- Kolben Festsattel eine gleichmäßige Flächenpressung am Belag erreicht werden. Nehmerkolben Die Kolben im Bremssattel werden als Nehmerkolben bezeichnet. Die Nehmerkolben pressen den Bremsbelag an die Bremsscheibe. Offenes System vs Geschlossenes System Die meisten hydraulischen Scheibenbremsen, die heute auf dem Markt sind, haben ein offenes System. Offen deswegen, weil bei nicht gezogenem Bremshebel das hydraulische System offen, d.h. nicht druckdicht ist. Die Öffnung befindet sich im Bremshebel und stellt eine Verbindung zwischen dem Geberzylinder und dem Ausgleichsbehälter her. Über eine (oder mehrere) Bohrung kann Bremsflüssigkeit in oder aus dem Ausgleichsbehälter in das - 8 -

9 Bremssystem fließen. Erst bei gezogenem Bremshebel wird diese Verbindung unterbrochen und es kann sich der zum Bremsen notwendige Druck aufbauen. Das offene System ermöglicht die automatische Belagnachstellung und verhindert, dass die Bremse bei starker Erwärmung zumacht. Beim geschlossenen System (z.b. Hope C2) ist das hydraulische System zu jedem Zeitpunkt druckdicht. Ein automatischer Ausgleich findet nicht statt. Der Vorteil solcher Systeme ist, dass sich der Druckpunkt von Hand einstellen lässt. Allerdings muss auch der Belagverschleiß von Hand ausgeglichen werden und es besteht die Gefahr, dass die Bremse bei Überhitzung zumacht. Quadring Oder auch Rechteckringe werden die Dichtungen genannt, die im Bremssattel die Nehmerkolben abdichten. Sie haben (anders als normale O-Ringe z.b.) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. Die Quadringe bestehen je nach verwendeter Bremsflüssigkeit aus unterschiedlichen Elastomeren. Bei Mineralöl findet vorwiegend NBR oder HNBR Verwendung, bei Bremsen die mit DOT arbeiten wird SBR oder EPDM eingesetzt. Slip-Stick Effekt Unregelmäßigkeiten auf der Scheibe führen dazu, dass der Reibwert zwischen Belag und Scheibe beim Bremsen nicht konstant ist. Dieses Schwanken des Reibwertes ist oft die Ursache für quietschende Bremsen. Torx Sogenannte Torxschrauben haben sich für die Befestigung der Bremsscheiben an Naben mit 6-loch Aufnahme durchgesetzt. Die Köpfe der Torxschrauben sind sehr flach und die Vielfachverzahnung kann höhere Kräfte übertragen, als ein konventioneller Innensechskant. Ein Runddrehen ist bei Torxschrauben fast ausgeschlossen. Standard für die Scheibenbefestigung sind Torxschrauben M5x12 Tx25. Überhitzen Ein Problem, mit dem besonders schwere Fahrer zu kämpfen haben :-). Bremsen bedeutet zunächst nichts anderes, als dass die kinetische Energie (Bewegungsenergie) von Fahrer und Bike an der Bremsscheibe über Reibung in Wärme umgewandelt wird. Zwischen Belag und Scheibe können dabei Temperaturen von über 500 Celsius auftreten. Wärme entsteht also auf jeden Fall. Die Wärme darf aber weder Scheibe oder Belag überhitzen, noch den Bremssattel mit der darin befindlichen Bremsflüssigkeit und den Kolbendichtungen zu stark erwärmen. Werden Scheibe und Belag zu heiß, dann kann die Bremswirkung stark nachlassen (siehe auch: Ausgasen, Fading), überhitzt der Bremssattel, können sich Dampfblasen in der Bremsflüssigkeit bilden (Druckpunktverlust!) bzw. die Gummidichtungen spröde werden. Um die optimale Funktion der Bremsanlage zu gewährleisten, muss die Wärmeenergie von der Reibstelle am Belag gezielt abgeführt und so verteilt werden, dass in keinem Bauteil die zulässigen Temperaturen überschritten werden. Der größte Anteil der Wärme wird naturgemäß über die Bremsscheibe abgeführt. Je größer und massiver die Scheibe ist, desto höher liegt ihre Wärmekapazität - sie nimmt also mehr Wärmenergie auf, bevor sie eine bestimmte Temperatur erreicht. Die Montage einer größeren Scheibe löst also meist schon das Problem mit dem Überhitzen. Entscheidend ist dabei übrigens nur der Bremsring selber. Der bei Bremsscheiben am Fahrrad eingesetzte Stahl ist ein relativ schlechter Wärmeleiter, so dass sich die Wärme nicht über die gesamte Scheibe verteilt. Die Speichen (Arme) der Bremsscheibe erwärmen sich beim Bremsen nur wenig. Die Scheibe wird von der vorbeiströmenden Umgebungsluft ständig gekühlt. Ohne diesen Luftstrom überhitzt jede - 9 -

10 Scheibenbremse in kürzester Zeit. Je höher die Lufttemperatur, desto geringer fällt die Kühlung aus und desto größer wird die Gefahr, dass eine kritische Scheibentemperatur überschritten wird. Wie viel Wärme am Belag entsteht und über die Scheibe aufgenommen wird, hängt stark von der Belagmischung ab. Gesinterte Beläge erzeugen beim gleichen Bremsvorgang auf der Scheibe mehr Wärme als organische (siehe auch: Bremsbeläge - organisch oder gesintert?). Übersetzungsverhältnis Müsste man die Bremsbeläge von Hand an die Scheibe drücken - man würde keine spürbare Bremswirkung erreichen. In der Praxis reicht aber oft schon ein Finger am Bremshebel für eine Vollbremsung aus. Die relativ bescheidene Fingerkraft wird also in der Bremse "multipliziert", bevor sie an den Belägen ankommt. Wie stark, das hängt vom Übersetzungsverhältnis der Bremse ab. Die Gesamtübersetzung setzt sich aus einem mechanischen Anteil (bestimmt durch die Verhältnisse am Bremshebel) und einem hydraulischen Anteil zusammen (abhängig von dem Verhältnis der Kolbenflächen von Geberkolben und Nehmerkolben). Je höher das Übersetzungsverhältnis, desto bissiger ist die Bremse in der Praxis. Verglasende Beläge Die Gefahr, dass Beläge verglasen besteht besonders bei neuen Scheiben und Belägen. Solange die beiden Reibpartner noch nicht richtig aufeinander eingefahren sind, entsteht beim Bremsen übermäßig viel Wärme, ohne dass die Bremse richtig verzögert. Die große Hitze kann dazu führen, dass sich auf der Belagoberfläche eine glasharte Schicht bildet, deren Reibwert sehr niedrig liegt. D.h. die Bremse wird immer heißer, verzögert aber nicht richtig. Den Effekt des Verglasens kennen wir übrigens in erster Linie von gesinterten Belägen. Die Oberfläche der weicheren, organischen Beläge wird durch die Lochung der Bremsscheibe leichter aufgerissen, so dass sich keine geschlossene Oberfläche bilden kann (eine Ausnahme bilden organische Beläge, die durch Öl, Fett oder auch Bremsflüssigkeit verschmutz sind. Auch hier kann es zum Verglasen kommen.). Um das Verglasen zu vermeiden, müssen Bremsscheiben für gesinterte Beläge größere Durchbrüche im Bremsring haben. Genauso wichtig ist es, neue Beläge vorsichtig einzufahren. Auf den ersten Kilometern nach dem Belagwechsel sollte man längere Abfahrten und damit Dauerbremsungen vermeiden. 2-Kolben vs 4-Kolben Was spricht eigentlich für einen 4-Kolben Bremssattel? Die Begründung für 4 statt 2 Kolben liegt in der Flächenpressung. Man kennt den Effekt von V-Brakes, dass die Beläge beim Anlegen an die Felge "reingezogen" werden. Dieses "Reinziehen" verschlechtert die Dosierbarkeit und führt zu starkem Quietschen. Um den Effekt auszugleichen werden die Bremsbeläge an V-Brakes leicht schräg angestellt. Ein ähnlicher Effekt tritt auch bei Scheibenbremsen auf. Beim Bremsen entsteht über die Drehbewegung der Scheibe ein Moment, welches den Belag an der Einlaufseite (also da, wo die Scheibe in den Bremssattel hineinläuft) an die Scheibe presst. Wird dieser Effekt nicht ausgeglichen, ergibt sich auf dem Belag eine ungleiche Flächenpressung, die Leistungsfähigkeit der Bremse sinkt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, diesen Effekt auszugleichen. Die technisch sauberste ist der 4-Kolben Bremssattel. Bei diesem wird jeder Belag von zwei Nehmerkolben mit unterschiedlichem Durchmesser an die Scheibe gepresst. An der Einlaufseite arbeitet ein kleinerer Kolben, als auf der Auslaufseite. Da die Kraft, mit welcher der Kolben drückt, vom seinem Durchmesser abhängt, drückt man an der Einlaufseite also mit weniger Kraft als auf der Auslaufseite (wo der größere Kolben arbeitet). Da der Belag aber auf der Einlaufseite durch den Effekt des "Reinziehens" zusätzlich angepresst wird, erreicht man wieder eine gleichmäßige

11 Flächenpressung auf dem ganzen Belag. Die Schwierigkeit bei der Konstruktion eines 4-Kolben Festsattels liegt in der Berechnung der auftretenden Momente, um daraus das Verhältnis der Kolbendurchmesser zueinander bestimmen zu können. Ein 4-Kolben Sattel bremst also nicht besser, weil er einfach doppelt so viele Kolben hat, sondern weil er eine gleichmäßige Flächenpressung der Beläge garantiert und davon hängt im Endeffekt die Leistungsfähigkeit der Bremse ab. 4-Kolben Bremssättel, bei denen 4 Einzelbeläge verbaut werden sind übrigens nichts anderes als zwei aneinandergehängte 2-Kolben Bremsen. Bremsbeläge / Bremsscheiben Extraerklärung Organisch: Organische Beläge heissen so, weil sie in erster Linie aus verschiedenen Kohlenwasserstoffverbindungen, also Produkten der organischen Chemie bestehen (Fasern aus Glas, Gummi, Karbon). Die Grundmasse (Matrix) aus Kunstharzen, hält sozusagen den ganzen Belag zusammen. Fasern in der Matrix geben dem Belag mechanische Festigkeit. Über verschiedene Füllstoffe (auch Metalle) werden Gebrauchseigenschaften wie z.b. Reibwert bestimmt. In einem Belag können bis zu 25 verschiedene Werkstoffe zum Einsatz kommen. Vorteile: - Hohe Bremskraft, da "weicher" Belag - Weniger Geräuschentwicklung Nachteile: - Hoher Verschleiss, vor allem wenn er heiss wird - Schmutz/Öl empfindlicher Gesintert: Sinter Beläge heissen nach ihrem Herstellungsverfahren. Beim Sintern werden verschiedene Werkstoffe (meist Metalle oder Keramik) in Pulverform unter hohem Druck und hoher Temperatur miteinander verbunden - es entsteht ein metallähnlicher Werkstoff. Gesinterte Beläge sind im Allgemeinen härter und verschleissfester als organische Beläge und funktionieren auch bei sehr hohen Temperaturen noch problemlos. Gesinterte Beläge neigen aber stärker zum Quietschen, belasten die Bremsanlage durch verstärkte Wärmeerzeugung (deswegen auch nicht für jede Bremse zu empfehlen) und sind in der Produktion teurer als organische. Vorteile: - Härter und langlebiger - fadingresistenter als organische Nachteile: - Hoher Bremsscheibenverschleiss - Höhere Geräuschentwicklung möglich - Geringere Bremskraft - Leiten Hitze schneller ins Bremssystem Semi-Matallic: Semi-Metallic, Halbmetall Beläge enthalten 30-65% Metall (Stahl, Eisen, Kupfer, Messing etc.) gemischt mit Graphit, Füllstoffen und Bindemitteln. Diese Beläge haben den Ruf niedriger Kosten bei einer langen Haltbarkeit und eines guten Heissbremsverhaltens, aber auch eines hohen Verschleisses der Bremsscheibe und der Anfälligkeit für Quietschen Vorteile:

12 - Langlebig - Hitzebeständiger Nachteil: - Bremsscheiben Verschleiss etwas grösser Allgemeines: Um optimal funktionieren zu können, müssen die Scheiben auf den Belag abgestimmt sein. Als Faustregel gilt: Scheiben mit wenigen, kleinen Löchern auf der Bremsfläche eignen sich eher für die weichen organischen Beläge. Scheiben mit grossen Öffnungen auf der Bremsfläche passen besser zu den harten Sinterbelägen. Bremsscheibe: Die Quad Bremsscheiben sind aus rostfreiem Stahl. Die Bezeichnung 410 SUS ist eine Asiatische Standart Bezeichnung, diese ist gleichbedeutend mit dem EU Standart X12CR13 was eben den nichtrostenden Stahl klar definiert. Warum diese Stahl Art.; Er ist besonders Korrosions- beständig, hat ein hohe Zähigkeit und eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Einziger Nachteil; der Wärmeausdehnungskoeffizient ist relativ hoch. Hersteller Organisch Semi-Metallic Gesintert Jag-Wire x Quad x Kool Stop x Swissstop x Shimano x x x Avid x x BBB x x EBC x Formula x x Hope x x Magura x Hayes x Quelle: trickstuff.de Veröffentlicht durch: Velok AG