Technik und Funktionsweise von Bremssätteln

Bremssättel sind wesentliche Komponenten der Bremsanlage eines Fahrzeugs. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, hydraulische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Diese Umwandlung erfolgt, wenn der hydraulische Druck vom Hauptbremszylinder auf die Bremskolben wirkt und die Kraft erzeugt, die erforderlich ist, um die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe zu drücken und das Fahrzeug abzubremsen oder anzuhalten.

Bremssatteltypen: schwimmend gelagert und fest

Schwimmend gelagerter Bremssattel

Schwimmend gelagerte Bremssättel zeichnen sich durch Kolben (in der Regel ein oder zwei) aus, die sich auf einer Seite des Bremssattels befinden.

Die Kolben drücken einen der Bremsbeläge direkt gegen die Bremsscheibe, während der andere Bremsbelag durch die Bewegung des schwimmend gelagerten Bremssattelgehäuse, das auf speziellen Führungen gleitet, angedrückt wird.

Schwimmend gelagerte Bremssättel werden häufig in Fahrzeugen der unteren bis mittleren Preisklasse und in leichten Nutzfahrzeugen (LCV) eingesetzt. Sie werden in der Regel aus Gusseisen mit Kugelgraphit hergestellt.

Fester Bremssattel

Feste Bremssättel sind durch einen einziges Gehäuse gekennzeichnet, das fest mit dem Federungssystem des Fahrzeugs verbunden ist.

Er enthält zwei oder mehr Kolben, die gegenläufig auf die Bremsbeläge wirken. In einigen Fällen werden „differenzierte Kolben“ verwendet, d. h. Kolben unterschiedlicher Größe in derselben Gehäusehälfte.

Feste Bremssättel werden in Fahrzeugen der Mittel- und Oberklasse sowie in Sportwagen verwendet und bestehen im Allgemeinen aus Aluminiumlegierungen.

Mit anderen Worten: Schwimmend gelagerte Bremssättel sind kostengünstiger und benötigen weniger Platz. Sie sind robust und können von verschiedenen Systemen betätigt werden. Feste Bremssättel hingegen sind leichter, verschleißen gleichmäßiger, haben ein geringeres Restdrehmoment und sind gestalterisch ansprechender.

Ein- und zweiteilige Bremssättel

Feste Bremssättel können aus einem Block (Monoblock) oder aus zwei getrennten Teilen bestehen. Monoblock-Bremssättel, die aus einem einzigen Gussteil bestehen, bieten ein besseres Verhältnis von Masse zu Flüssigkeitsverdrängung und eine größere Formflexibilität, da keine Schrauben oder Bolzen vorhanden sind. Sie nehmen auch weniger radialen Raum ein, da sie keinen Conical Draft haben.

Dagegen sind zweiteilige Bremssättel einfacher herzustellen und zu montieren, da für die maschinelle Bearbeitung keine Spezialwerkzeuge erforderlich sind.

Die einwandfreie Funktion von Bremssätteln hängt von einer Reihe von Faktoren ab, zu denen die Qualität der Verarbeitung der Komponenten, die korrekte Montage und die Auswahl der Werkstoffe gehören. Die Leichtgängigkeit des Kolbens, die Qualität der Bremsbeläge und die volumetrische Absorption (d. h. das Volumen der Bremsflüssigkeit, das beim Bremsen durch die Verformung des Bremssattels absorbiert wird) sind weitere entscheidende Faktoren für ein schnelles und präzises Ansprechen der Bremsanlage.

Hauptkomponenten von Bremssätteln

Bremssättel bestehen aus mehreren Komponenten:

Bremssattelgehäuse: Muss Belastungen standhalten, sicherstellen, dass die Bremsbeläge auf der Scheibe sitzen, und die Kolbensitze aufnehmen.
Zylinder: Sie nehmen den Kolben auf und sorgen für die hydraulische Abdichtung, damit sich der Kolben beim Bremsen reibungslos bewegen kann.
Bremskolben: Sie wandeln den hydraulischen Druck in mechanische Kraft um und übertragen diese direkt auf die Bremsbeläge. Sie bestehen aus wärmeisolierenden Materialien, um die Wärmeübertragung vom Bremsbelag auf die Bremsflüssigkeit zu begrenzen. Außerdem sind sie so konstruiert, dass sie sich bei hohen Temperaturen nicht verformen und mit der Bremsflüssigkeit verträglich sind.
Gleitführungen: Sie ermöglichen eine relative Bewegung zwischen dem Bremssattelgehäuse und dem festen Träger und sorgen so für eine gleichmäßige Bremskraft.
Dichtungen: Dichten die Bremsflüssigkeit ab und ermöglichen es dem Kolben, nach dem Bremsvorgang in seine Ausgangsposition zurückzukehren (Roll-Back-Funktion), obwohl er Drücken von bis zu 350 bar und Temperaturen zwischen -40 °C und +200 °C ausgesetzt ist. Ebenso, aber in umgekehrter Richtung, bringen diese Spezialdichtungen den Kolben in seine korrekte Arbeitsposition zurück, wenn er durch die seitliche Verformung der Scheibe zurückgedrückt wird (Knock-Back-Funktion). Dadurch wird sichergestellt, dass der Bremsweg nicht länger als vorgesehen ist. Die Kolbendichtung muss darüber hinaus mit der Flüssigkeit kompatibel sein, mit der sie beim Betrieb in Berührung kommt (EPDM-Bremsflüssigkeiten DOT, HNBR für Mineralöle).

Staubschutzkappen: Schützen den Kolbenzylinder vor Schmutz und Feuchtigkeit und beugen so Beschädigungen und Korrosion vor.
Bremsbelagfedern: Stellen die Bremsbeläge nach dem Bremsen in die Ruhestellung zurück. Die Feder sorgt auch dafür, dass die Bremsbeläge an den jeweiligen Kolben haften bleiben. Sie bestehen aus rostfreiem Stahl oder Federstahl mit Korrosionsschutzbeschichtung.
Entlüftungsschraube: Ermöglicht das Entlüften, indem die Luft aus dem Bremssattel entweichen kann.
Fastening Ears: Diese Komponenten befestigen den Bremssattel an der Radnabe. Sie können je nach Konstruktionsanforderungen radial oder axial sein.
Radiale Bohrungen: Sie ermöglichen die Verwendung von Scheiben mit größerem Durchmesser, begrenzen die Verformung unter Drehmomenteinwirkung und begünstigen einen gleichmäßigeren Belagverschleiß.
Axiale Bohrungen: Sie sind leichter zu bohren, da sie parallel verlaufen, und ermöglichen auch den Einbau schwimmend gelagerter Bremssättel.

Leitungen

Weitere wichtige Komponenten sind die Leitungen, die die Bremssättel versorgen. Die Leitungen können flexibel sein und aus Gummi und Metallgeflecht und/oder aus starren Metallrohren bestehen.

Die geeignetsten Leitungen werden entsprechend den Konstruktions- und Leistungsanforderungen ausgewählt. Zum Beispiel können Bremsleitungen in leistungsstarken Fahrzeugen aus einem starren Rohrsegment in der Nähe des Bremssattels bestehen, gefolgt von einem flexiblen Schlauch. Diese Lösung wird gewählt, weil das starre Rohr eine ausreichende Wärmeisolierung bietet, um den flexiblen Teil vor den hohen Temperaturen des Bremssattels zu schützen.