Die Bremsen Bibel (Teil 3)

Bremsleitungen

Ganz offensichtlich dürfen sich bei dem bestehenden Druck im Bremssystem die Bremsleitungen nicht ausdehnen oder deformieren. Würde dies passieren, hätte man weniger Bremsdruck und damit Bremsverlust. Bremsleitungen aus Metall stellen hier kein Problem dar, aber an bestimmten Stellen benötigt man konstruktionsbedingt flexiblere Leitungen. Bremsschläuche kommen in zwei verschiedenen Ausführungen daher:

1.   Gummischläuche

Das ist jetzt kein ernst gemeinter Vorschlag, aber wer sich mal unter sein Auto robbt und einen der Bremsschläuche durchtrennt, wird einige Dinge bemerken: Zuerst wie überraschend schnell die Bremsflüssigkeit heraus schießt, Deine Kleidung beschmutzt und buchstäblich die Farbe von Deinem Auto vor Dir wegfrisst. Zweitens – und  wesentlich wichtiger – der Bremsschlauch besteht eigentlich aus drei Teilen. Die innere Auskleidung ist korrosions- sowie bremsflüssigkeitsresistent (üblicherweise PTEE/Teflon® oder ähnliches Material) und soll einzig und allein die Bremsflüssigkeit nicht raus lassen. Darum ist ein kleines Stahlnetz gewebt. Dieses sorgt dafür, dass der Bremsschlauch seine Stabilität erhält und sich nicht verformt oder ausbaucht.  Darum wiederum liegt eine etwas dickere Gummischicht als Ummantelung, die das Stahlnetz wasserdicht abschützt. Diese drei Lagen sorgen zusammen für Beständigkeit bei Druck, Flexibilität beim Einbau und Haltbarkeit im Einsatz.

2.   Stahlflex-Bremsschläuche

Stahlflexschläuche sind geringfügig anders aufgebaut. Sie bestehen nur aus zwei Bauteilen: Der innere Schlauch aus einer PTEE Verbindung, in dem die Bremsflüssigkeit läuft und die äußere Ummantelung aus dichtem Stahlgewebe, das in bestimmtem Umfang eine flexible Biegung erlaubt, gleichzeitig aber keine Verformung von innen zulässt. Tatsächlich ist deren Verformung unter Druck sogar wesentlich geringer als bei den Gummibremsschläuchen, weshalb auch im Zubehörhandel eine ganze Reihe dieser Produkte vertrieben werden. Außerdem lässt sich der Bremsdruck wesentlich direkter dosieren und gibt auch bei alten Fahrzeugen ein recht modernes Bremsgefühl. Auf der anderen Seite sind die Stahlflexbremsschläuche so gnadenlos beständig, dass sie sich ohne weiteres durch Metalllegierungen arbeiten können, wenn sie zu eng anliegen und sich daran reiben können. Aus diesem Grund fassen einige Hersteller ihre Stahlflexbremsleitungen in einer dünnen und durchsichtigen dritten Schutzhülle ein und verhindern damit schädliches Anstoßen und Durchscheuern.

Bremsflüssigkeit

Wie schon mehrfach angemerkt last sich Bremsflüssigkeit nicht komprimieren. Allerdings kann es vorkommen, dass Du den Fuß bis in die Ölwanne durchdrückst und immer noch keinen Bremswiderstand verspürst. Das kann genau dann passieren, wenn die Bremsflüssigkeit nicht mehr ganz “gesund” ist.

Bremsflüssigkeit ist hygroskopisch, das bedeutet, sie zieht Wasser an und bindet dieses. Das ist auch der Grund, warum Bremsflüssigkeit in versiegelten Behältern daher kommt und Du den verrückten Typen aus dem dritten Stock getrost nach Hause schicken kannst, wenn er Dir 15 Liter beste Bremsflüssigkeit aus einer Zeit kurz vor dem Mauerfall als Geschenk anbietet.

Typische DOT 4 Bremsflüssigkeit (die Sache mit dem DOT wird später noch genauer erklärt) kocht bei ca. 230°C. Wasser kocht bei 100°C. Wenn die Bremsen nun durch Benutzung heiß werden, kann der Siedepunkt mit unsauberer Bremsflüssigkeit früher eintreten. Wasser zum Beispiel würde zu Dampf und damit komprimierbarem Gas werden. Dieses Gas nimmt dann den gesamten Bremsdruck vom Bremspedal auf, anstatt ihn an die Bremse weiter zu geben und Du hältst mit dem Fahrzeug nicht mehr rechtzeitig an.

Damit es aber noch ein wenig komplizierter wird, sei darauf hingewiesen, dass der Siedepunkt einer Flüssigkeit mit dem Druck steigt. In dem Moment, wenn Du auf die Bremse steigst, kann so der Siedepunkt von Bremsflüssigkeit auf 260°C ansteigen und der von Wasser auf rund 120°C. Man könnte jetzt glauben, die sei großartig, weil man jetzt mit der Flüssigkeit auch bei höheren Temperaturen bremsen kann. Das stimmt, bis Du wieder den Fuß von der Bremse nimmst und der Druck auf normal herunter geht. Dies führt sofort zu kochender Flüssigkeit. Die Symptome sind schwierig vorhersagbar. Es kann sein, dass die Bremsen ein- bis zweimal funktionieren und beim dritten Versuch gar nicht mehr.

D.O.T – Angaben

Alle Bremsflüssigkeiten haben eine DOT-Angabe. Das Handbuch zu Deinem Fahrzeug sollte eine Aussage dazu erlauben, welche Bremsflüssigkeit verwendet werden muss. Die DOT Angaben setzen einen Minimumstandard, den die Flüssigkeit einhalten muss, um dieser jeweiligen Spezifikation zu entsprechen und weshalb sie in dem jeweiligen Bremssystem funktioniert. Die meisten Hersteller liefern aber Produkte aus, die weit leistungsfähiger sind, als für den Standard notwendig wäre. Die nachfolgende Tabelle zeigt unterschiedliche DOT Ratings.

Siedepunkt

DOT 3 DOT 4 DOT 5

(Silikonbasis)

DOT 5.1

(Glykolbasis)

Frisch 205°C 230°C 260°C 260°C
Gebraucht 140°C 155°C 180°C 180°C

Die Angabe “frisch” zum Siedepunkt in der Tabelle oben bezieht sich auf Flüssigkeit, die direkt und unbenutzt (ohne Wasseranteil) aus dem Behälter kommt oder aber nach einigen Jahren „gebraucht“ 10% Wasser enthält. Man spricht bei letzterem auch vom Nass-Siedepunkt. Eine DOT Studie aus dem Jahr 2000 ergab, dass Bremsflüssigkeit alle 12 Monate etwa 2% Wasser bindet.
Die verschiedenen Bremsflüssigkeiten in der Tabelle sind DOT3/DOT4/DOT5.1 auf Glycolbasis (Polyalkylene Glycol Ether), und das DOT5 auf Silikonbasis. DOT3 und DOT4 Flüssigkeiten sind austauschbar – der einzige Unterschied ist der Siedepunkt. Theoretisch könnte man auch DOT4 und DOT5.1 Flüssigkeiten austauschen, aber ich würde nicht dazu raten. DOT3/4/5.1 können aber nicht mit DOT5 gemischt oder ausgetauscht werden. Sie vermischen sich wie Öl und Wasser – nämlich gar nicht. Zudem zerstören die Flüssigkeiten auf Silikonbasis solche Dichtungen im Bremskreislauf, die auf spezielle Weichmacher-Additive in den DOT3/4/5.1 Bremsflüssigkeiten ausgelegt sind.

Darüber hinaus sollte man über Bremsflüssigkeit auf Silikonbasis noch wissen:

  • Sie absorbiert kein Wasser, weshalb deren Siedepunkt so hoch ist. Allerdings sammelt sich das Wasser irgendwo an einem tief gelegenen Punkt des Bremskreislaufes und kann dort evtl. Rost verursachen.
  • Sie löst keine Farbe
  • Sie arbeitet nicht mit den meisten ABS Systemen zusammen, weil sie die ABS Pumpe nicht so gut schmiert wie Bremsflüssigkeit auf Glykolbasis.

Oh, und bitte fragt nicht, warum DOT5.1 auf Glykolbasis aber DOT5 auf Silikonbasis hergestellt werden. Für mich ergibt das auch keinen Sinn.


Dieser Text ist an Personen gerichtet, die sich selbst um Pflege und Wartung ihres Fahrzeugs kümmern (wollen). Auf dieser Seite wird privates Wissen vermittelt. Der Autor, der Übersetzer und der technische Anbieter dieser Seiten sind nicht verantwortlich für Sach- oder Personenschäden, die direkt oder indirekt durch das praxisnahe Umsetzen dieses Textes entstehen. Wer sich selbst oder sein Auto verletzt, findet bitte einen anderen Schuldigen. Dies ist die einzige rechtlich autorisierte Übersetzung der Car Bible von Chris Longhurst in deutscher Sprache.

Die Bremsen Bibel (Teil 2)

Bremskraftverstärker und Geberzylinder

Bremskraftverstärker sollen die Energie des Motors oder einer anderen Kraftquelle (z.B. Batterie) nutzen, um die Bremskraft von Fuß oder Hand zu verstärken. Wenn die Kraft von Fuß und Bein schon gar nicht so gering ist, kann der Verzögerungseffekt mit fremder Kraft noch erheblich  verstärkt werden. Die vier am meisten verwendeten Bauweisen eines Bremskraftverstärker setzen Vakuum, Luft- oder Gasdruck, Hydraulik oder Elektrohydraulik ein. In den meisten Autos sind Bremskraftverstärker mit Vakuumtechnologie verbaut. Dabei wird mit Druck auf das Bremspedal über eine Spindel oder Stange ein Vakuumventil mit Verbindung zum Geberzylinder geöffnet. Der üblicherweise durch den Ansaugstutzen/- krümmer erzeugte Unterdruck saugt  eine Membran (Deckenscheibe) an. Hydraulische Systeme verwenden meist die Kraft aus dem System der Servolenkung, um Druck auf den Geberzylinder auszuüben. Elektrohydraulische Systeme haben einen eigenen Motor, mit dem der hydraulische Druck erzeugt wird. Der Hauptvorteil dieser Systeme ist die Tatsache, dass die Bremskraftverstärkung anders als bei den anderen Bauweisen auch dann noch funktioniert, wenn der Fahrzeugmotor ausfällt. Solange eine Spannung durch die Batterie anliegt, kann die Bremskraftverstärkung genutzt werden.

Aufbau des Geberzylinders

Geberzylinder sind aus diversen Feinmechanikbauteilen, Federn, O-Ringen und Gummidichtungen mit wenig Toleranz aufgebaut. Die Darstellung des Zweikreis-Geberzylinders ist etwas vereinfacht.

Bremskraftverstärker (Geberzylinder)

Noch ein letztes Wort zum Geberzylinder: Diese sind bei älteren Fahrzeugen als Ersatzteil sehr teuer. Gerade bei Fahrzeugen die ca. 20 Jahre alt waren, überstieg der Preis des zu ersetzenden Geberzylinders leicht den Restwert des Gebrauchtwagens. Seit Mitte der 90er sind aber die Preise aktueller Fahrzeuge auch durch Druck der verschiedenen Online-Anbieter mit Ersatzteilen gefallen und liegen meist bei unter 200 EUR. Daher wäre es bei diesem Preis wenig sinnvoll, einen undichten Bremskraftverstärker zu reparieren anstatt ihn zu ersetzen.

Warum zwei Bremskreisläufe?

In der oben dargestellten Schemazeichnung des Geberzylinders sieht man zwei Kolben und zwei Bremskreisläufe. Das ist bei heutigen Fahrzeugen das übliche Design und sorgt für eine Redundanz im Bremssystem. Die Idee dahinter ist, dass zwei Bremsen – jeweils eine vorn und eine hinten – in einem Kreislauf miteinander verbunden sind. Bei vier Bremsen sind das also zwei Kreisläufe. Aber warum? Nun, stellen wir uns vor, aus irgendeinem Grund hätten wir eine undichte Stelle im Bremskreislauf, zum Beispiel vorne-links. Wären alle vier Bremsen an einem Kreislauf und der Geberzylinder würde Druck in dem System aufbauen, träte Bremsflüssigkeit aus und am Nehmerzylinder käme der Druck nie an. Das Bremsen wäre dann ein eher plötzlicher Moment, wenn das vordere Ende unseres Fahrzeugs mit dem Hinteren des Vorausfahrenden eine Einheit formt. Durch die zwei Bremskreisläufe haben wir aber immer noch einen Rest Bremskraft. Das ist immer noch besser als gar nichts.

Zweikreis-Bremssystem

Ein paar Worte zur Handbremse

An dieser Stelle sei erwähnt, dass Handbremsen oder Feststellbremsen zwar gut geeignet sind, um beeindruckende Drifts und Slides hinzulegen, sich aber wenig eignen, um ein Fahrzeug zu verlangsamen. Selbstverständlich führen sie zu einer Verzögerung des Vortriebs, aber gewiss nicht mit signifikanter Leistung. Handbremsen sind nur über einen Bowdenzug aktiviert und die einzige aktivierende Kraft kommt aus Deinem Arm. Darüber hinaus wirken sie üblicherweise nur an den Rädern der Hinterachse; bei Trommelbremsen auf einen der Bremskolben, bei Scheibenbremsen üblicherweise auf ein zweites paar Bremsklötze im Bremssattel. Diese müssen aber nie ersetzt werden, da sie nur bei Stillstand des Fahrzeuges betätigt werden und daher kaum abnutzen. Ihre geringe Größe ist ein weiterer Grund, warum die Bremskraft der Handbremse eher unterirdisch ist.

Wann soll die Handbremse benutzt werden und wann nicht?

Typischerweise wird die Handbremse betätigt, wenn Du geparkt hast oder nach Anhalten an einer Ampel oder vor den Anfahren an einer Steigung. Der Grund ist einfach: Ohne Deinen Willen soll das Fahrzeug nicht wieder losrollen, nachdem Du angehalten hast. An der Ampel vermindert eine angezogene Handbremse einen eventuellen Schaden bei den Vorausfahrenden, falls Dir jemand ins Heck rauscht. Auch bei Fahrzeugen mit Automatikschaltung ist der P-Gang nie so kräftig wie die Feststellbremse, mal ganz davon abgesehen, dass dadurch Kupplung und Getriebe belastet werden. In manchen Mercedes- und US-Fahrzeugen ist die Handbremse gar keine, sondern eine zweite Fußfeststellbremse, die über einen meist zweiten Hebel wieder gelöst werden können.

Wer die Handbremse bei einer Geschwindigkeit über 30 km/h betätigt, wird dafür sorgen, dass das Heck ausbricht. Das ist großartig für kleinere Stunttricks, schlecht um zwischen zwei Fahrspuren im Berufsverkehr anzuhalten. Auch sollte man die Handbremse nach Möglichkeit nicht bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt benutzen. Man riskiert dabei, dass die Züge oder die Kolben der Feststellbremse fest frieren. Es soll Leute geben, die sich für den Darwin Award nominieren wollten und begannen, die festgefrorene Bremse mit offener Flamme zu lösen. Das ist eine schlechte Idee, da man sich meist in unmittelbarer Nähe zu Kraftstofftank- und Leitung befindet. Stattdessen sollte man auf ebenem Gelände parken und die Automatik-Gangschaltung auf P, die Handschaltung auf R stellen.

Regionale Unterschiede

Aus irgendeinem Grund werden Feststellbremsen in Europa mit wesentlich mehr Spannung ausgeliefert als in den USA. Bei amerikanischen Autos wird man mit Ausnahme des Warnlichts für die Handbremse (P) im Cockpit beim Anfahren wenig von ihrer Existenz bemerken, bis Du schließlich am Geruch erkennst, dass sie Dir gerade weg gebrannt ist.


Dieser Text ist an Personen gerichtet, die sich selbst um Pflege und Wartung ihres Fahrzeugs kümmern (wollen). Auf dieser Seite wird privates Wissen vermittelt. Der Autor, der Übersetzer und der technische Anbieter dieser Seiten sind nicht verantwortlich für Sach- oder Personenschäden, die direkt oder indirekt durch das praxisnahe Umsetzen dieses Textes entstehen. Wer sich selbst oder sein Auto verletzt, findet bitte einen anderen Schuldigen. Dies ist die einzige rechtlich autorisierte Übersetzung der Car Bible von Chris Longhurst in deutscher Sprache.

Die Bremsen Bibel (Teil 1)

Bremsen – was soll das?

Die schnelle Antwort: Sie verlangsamen dein Tempo (Wow, diese Zeile ist verdächtig für die Nominierung zum Wortspiel-Award)

Die ausführliche Antwort: Bremsen sind darauf ausgerichtet, um ein Fahrzeug zu verlangsamen, aber möglicherweise nicht so wie man denken könnte. Ein weit verbreiteter Irrtum ist anzunehmen, dass Bremsen gegen eine Trommel oder eine Scheibe drücken, und dass der Druck dafür verantwortlich sei, das Fahrzeug zu verlangsamen. Nun ja, das ist nur ein Teil Gleichung. Tatsächlich wandeln Bremsen die Energieform. Wenn sich ein Fahrzeug bewegt, sprechen wir von kinetischer Energie. Beim Bremsen wird die kinetische Energie in thermische Energie umgewandelt. Die Kühlung führt die Wärme ab und das Fahrzeug verliert an kinetischer Energie bis zum Stillstand. Dies beruht auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik auch bekannt als Energieerhaltungssatz. Während alle Energieformen unter gewissen Bedingungen vollständig in thermische Energie umgewandelt werden können, gilt das in umgekehrter Richtung nicht.

Wer Motorrad oder Autos im Rennsport fährt, kennt den Verlust der Bremskraft, wenn die Wärmeentwicklung zu groß wird. Der eine oder andere kennt vielleicht auch die Warnungen bei starkem Gefälle, die Motorbremse zu verwenden. Denn sind die Teile einer Bremse erst einmal heiß gelaufen, können sie nicht mehr den benötigten Teil der kinetischen Energie umwandeln. Unter starker Hitze neigt das Material zur Vaporisation, bildet ein heißes Gas, das versucht, zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe zu entweichen. Ähnlich wie Reifen bei Aquaplaning findet kein Kontakt der beiden Komponenten statt und somit unterbleibt die Reibung. Voila. Bremsverlust.

Die übliche Lösung wäre, jetzt weniger zu Bremsen und im Idealfall anzuhalten, bis die Bremsen abgekühlt sind. Außerdem ist der oben beschriebene Verlust der Bremsleistung eher bei älteren Fahrzeugen anzutreffen. Bei moderneren gelochten und innen belüfteten Bremsen, können die Bremsbeläge wesentlich heißer werden. Dann wird aber irgendwann die Bremsflüssigkeit sehr heiß und wirft Blasen, weil sie kocht. Da Gas aber wesentlich komprimierbarer ist als Bremsflüssigkeit, kann man den Fuß gar nicht tief genug auf das Bremspedal stützen. Voila. Schon wieder Bremsverlust.

BremsscheibentypenIch spare mir an dieser Stelle die sehr ausführliche Behandlung von verschiedenen Bremsscheibentypen, Bremsbelagtypen und Bremsentypen in der Übersetzung. Wer daran im Detail interessiert ist, findet eine Abhandlung in englischer Sprache in Chris Loghursts Brake Bible . Stattdessen gehe ich direkt über zur


Übertragung der Bremskraft

Alles gut und schön mit den Bremsen, aber diese müssen ja auch irgendwie ausgelöst werden.

Seilzug- oder Bowdenzugbremse

Dies ist die einfachste verfügbare Bremse. Ein Seilzug ist am einen Ende mit einem Hebel verbunden und sobald man mit dem Fuß oder der Hand diesen Hebel betätigt, wird auf der anderen Seite des Zuges ein Hebel ausgelöst, der zwei Teile einer Bremszange zusammen drückt. Üblicherweise ist diese Art einer Bremse bei Fahrrädern zu finden.

Bremsstange

Einen kleinen Schritt weiter sind wir bei der Bremsstange, wie sie meist bei älteren Motorrädern und einigen Oldtimern anzutreffen ist. Diese Bremse erlaubt uns, die Bremskraft über diverse Hebel zu verstärken. Typischerweise wirkt die Bremskraft dann auf Trommelbremsen. Der Nachteil ist, dass dieser Bremsentyp Scharniere und Drehgelenke benötigt, um die genaue Position der einzelnen Teile der Bremse zu fixieren.

Hydraulische Einkreisbremse

Noch einen Schritt und wir sind bei den heute üblichen Bremssystemen angekommen. Verschwunden waren die Bowdenzüge und Stangen und stattdessen ersetzt durch ein System von  Geberzylinder, Nehmerzylinder, Kolben, Flüssigkeitsbehälter und Hydrauliköl. Diese werden durch eine Bremsleitung verbunden und mit nicht komprimierbarem Hydrauliköl gefüllt (siehe Abbildung unten). Wenn die Bremse betätigt wird, drückt dies einen kleinen Teil der Bremsflüssigkeit in den Geberzylinder. Weil die Flüssigkeit aber nicht verdichtet wird, kann der Druck über die Bremsleitung umgehend zum Nehmerzylinder weiter geleitet werden, wo der Bremskolben herausgedrückt wird. Wegen dieser Konstruktion kann Wärme von den Bremsen wieder in die Bremsflüssigkeit abgeleitet werden.

Hydraulische Zweikreisbremse

Dieses kompliziertere System ist zumeist bei High-End Autos oder modernen Motorrädern – besonders bei BMW – zu finden. Es arbeitet mit zwei getrennten Hydraulikkreisläufen. Einer ist der Steuerungskreislauf und dieser wird mit dem Fuß oder der Hand betätigt. Der zweite wird nur über eine Computersensorik gesteuert und löst das eigentliche Bremsen aus. Wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt, wird ein Signal über den Steuerungskreislauf an die Bremseinheit gegeben. Dort wird gemessen, mit welcher Stärke das Bremspedal betätigt wurde. Über ein Servopumpensystem wird dies dann an den Bremskreislauf weiter gegeben. Dabei kann die Kraft erheblich verstärkt werden und zudem kann der Computer eingreifen, wenn jemand etwas sehr sinnloses – wie zum Beispiel eine Vollbremsung bei über 180 km/h – auslöst. Stattdessen wird das ABS oder andere Bremsassistenten ermöglichen, weiterhin die Kontrolle über das Fahrzeug zu behalten. Der Vorteil des Zweikreisbremssystems ist, dass der Steuerungskreis nicht der Wärmeableitung ausgesetzt ist. Nachteilig ist die doppelte Wartung von zwei getrennten Hydraulikkreisläufen.

Brake-by-wire

Das fortschrittlichste heute auf dem Markt verfügbare Bremssystem ist brake-by-wire. Diese direkt aus dem Rennsport übertragene Technik ist in einigen Teilen sehr ähnlich zur oben beschriebenen hydraulischen Zweikreisbremse. Nur ist hier das Steuerungssystem nicht mehr hydraulisch, sondern elektronisch aufgebaut. Das Bremspedal ist mit einem sehr empfindlicher Regelwiderstand verbunden. Hierüber wird an den Steuerungscomputer ein unterschiedlich starkes Signal weiter geleitet. Ab dem Steuerungscomputer funktioniert das Bremssystem wie schon für den zweiten Kreis oben beschrieben.

Der Vorteil dieses Systems ist, dass man das Bremspedal eigentlich überall verbauen kann. Um dem Fahrer auch das Gefühl zu geben, dass er wirklich einen Bremswiderstand hat, haben die meisten Systeme eine Feedback-Schleife eingebaut, die künstlich einen bestimmten fühlbaren Gegendruck aufbaut. Tatsächlich ist aber keine physische Verbindung zum tatsächlichen Bremskreislauf vorhanden.


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