Bremssättel und -scheiben

Bremssatteltypen

es lassen sich grob zwei verschiedene Bremssatteltypen unterscheiden:

• Festsattel
• Schwimmsattel

Beim Festsattel befinden sich auf beiden Seiten der Bremsscheibe Bremssattelkolben, beim Schwimmsattel nur auf einer Seite. Der Schwimmsattel besteht aus einem unbeweglich an der Radaufhängung befestigten Teil und einem in Richtung der Radachse verschiebbaren Teil. In dem fest montierten Teil befinden sich die Bremskolben.

Der Schwimmsattel hat mehrere Vorteile gegenüber dem Festsattel:

1. Er benötigt auf der Seite ohne Bremskolben weniger Bauraum. Das ist üblicherweise die Seite zum Rad (bei Motorrädern nach innen, bei Pkws nach außen).
2. Er ist leichter.
3. Er lässt sich preiswerter herstellen.
4. Die Bremse ist unempfindlicher gegenüber wärmebedingtem Bremsscheibenverzug, weil sich der Bremssattel leichter selbst über der Bremsscheibe zentriert.
5. Die Bremsflüssigkeit nimmt weniger Wärme auf, weil nur auf einer Sattelseite Wärme vom Bremsbelag über die Kolben in die Bremsflüssigkeit geleitet wird.

Der Festsattel hat als wesentlichen Vorteil einen exakteren Druckpunkt, weil durch Vibrationen der relativ schwere bewegliche Teil des Sattels verschoben wird und sich dadurch das Lüftspiel zwischen Bremsbelag und Scheibe vergrößert. Das Lüftspiel beträgt ca. 0,1 mm und wird durch die Dichtringe an den Kolben erzielt, die sich beim Bremsen verformen und beim Lösen der Bremse wieder in ihre Ruhelage zurückgehen.

Bei höheren Bremsdrücken verformt sich ein Festsattel meistens weniger als ein Schwimmsattel. Hochwertige Bremssättel sind daher immer als Festsättel ausgeführt.

Bremsscheiben

Bremsscheiben lassen sich in starre und schwimmende Bremsscheiben unterteilen. Bei der schwimmenden Anordnung ist der Reibring in Axialrichtung der Radachse auf den sogenannten Floatern beweglich. Dadurch wird ein wärmebedingter Verzug der Bremsscheibe ausgeglichen, der bei hoher Beanspruchung eintritt. Der Druckpunkt bleibt dadurch auch dann stabil, wenn sich die Bremsscheibe wärmebedingt verwirft und nach dem Abkühlen wieder gerade wird.

Bei einer vollschwimmenden Anordnung ist der Reibring um ca. 1 mm seitlich frei verschiebbar, bei einer teilschwimmenden Anordnung wird die Verschiebbarkeit durch Federscheiben zwischen Floater und Bremsscheibe etwas erschwert. Der Aufbau eines Floaters einer schwimmenden Bremsscheibe mit Wellscheibe als Feder ist in einer Abbildung der Firma Micron gut zu erkennen:

Aus Sicherheitsgründen sollten nur teilschwimmende Bremsscheiben verwendet werden, da schlagartig auftretende seitliche Belastungen der Radaufhängung dazu führen können, dass die bewegliche Bremsscheibe die Bremskolben zurückdrückt. Bei der nächsten Bremsung lässt sich dann kein ausreichender Bremsdruck aufbauen. Bei Motorrädern tritt das ein, wenn auf unebener Straße Schräglage gefahren wird oder das Motorrad zum sogenannten Kickback neigt. Unter Kickback versteht man das Lenkerschlagen beim Beschleunigen aus der Schräglage heraus. Durch die Reifenbreite entstehen durch Fahrbahnunebenheiten auf der Kurveninnnenseite  wechselnde Kräfte, die einen Drehimpuls auf die Lenkachse verursachen. Dies macht sich besonders beim Beschleunigen bemerkbar, weil dabei das Vorderrad entlastet wird. 

Verschleiß

Neben dem Bremsbelagverschleiß gibt es bei Bremssätteln und -scheiben noch weitere Verschleißerscheinungen, die sich negativ auf das Bremsverhalten auswirken.

Die Dichtringe an den Bremskolben haben normalerweise einen scharfkantigen Rechteckquerschnitt, damit das Zurückziehen der Kolben gewährleistet ist. Verrunden sich die Kanten der Dichtringe, ist die Rückstellwirkung verringert und die Beläge können an der Scheibe stärker schleifen.

Nach längerer Standzeit können die Dichtringe durch Verschmutzung an den Kolben festkleben. Dann wird eine Nachstellung der Bremse bei Belagverschleiß verhindert. Verschleißt der Belag, rutscht der Kolben beim Bremsen normalerweise ein Stück durch den Dichtring durch und das Lüftspiel zwischen Belag und Scheibe ist nach dem Lösen der Bremse wieder gewährleistet. Die verklebten Dichtringe verhindern dieses Durchrutschen, so dass sich ein zunehmend schlechterer, weicherer Druckpunkt einstellt. Abhilfe schafft das vollständige Zurückdrücken der Bremskolben, nachdem der aus dem Sattel herausstehende Teil des Kolben gereinigt wurde. Durch mehrmaliges Zurückdrücken und wieder an die Scheibe pumpen, lassen sich die Kolben wieder gangbar machen. Die Kolben können auch ganz leicht mit Bremszylinderpaste oder Bremsflüssigkeit geschmiert werden. Es ist aber darauf zu achten, dass die Vorspannung der Dichtringe ausreicht, die Kolben beim Lösen der Bremse wieder um das Lüftspiel zurückzudrücken. Zu viel Schmierung verringert die Reibung zwischen Kolben und Dichtring eventuell so stark, dass das Lüftspiel nicht mehr erreicht wird.

Im Bremssattel kann sich die Anlagefläche des Bremsbelags einarbeiten. Der Belag stützt sich im Sattel in Drehrichtung der Scheibe ab. Besonders bei Sätteln aus Leichtmetallen kann eine ungleichmäßige Abnutzung dieser Anlagefläche zu einer schlechten Dosierbarkeit der Bremse führen, ähnlich wie bei Rattermarken im Kupplungskorb die Dosierbarkeit der Kupplung schlechter wird. Die Anlagefläche im Bremssattel sollte leicht mit Keramik- oder Kupferpaste gefettet werden. Diese Pasten sind eine Mischung aus synthetischen Ölen und Festschmierstoffen (Keramik- oder Kupferpartikel). Verdampft durch hohe Temperatur das Öl, bleibt noch der Festschmierstoff übrig, der eine Temperaturbeständigkeit von mehr als 1000° C aufweist. Keramikpasten sind die bessere Lösung, weil sie nicht elektrisch leitfähig sind. Dadurch werden Probleme mit ABS-Sensoren und Kontaktkorrosion zwischen Stahl und Leichtmetall vermieden.

Eine Lösung, den Verschleiß der Anlageflächen zu verringern, besteht in der Verwendung von Stahlblech zwischen Belag und Sattel. Die Firma Beringer hat solche Bleche in ihren Festsätteln integriert, bei einigen Schwimmsätteln kommen Halteklammern zum Einsatz, die ebenfalls die Anlageflächen gegen Verschleiß schützen. Solche Lösungen sind nicht mit Blechen zu verwechseln, die bei manchen Bremsen zwischen Belag und Bremskolben vorhanden sind und Quietschgeräusche verringern sollen.

Verschleiß der Floater bei schwimmenden Bremsscheiben verursachen nicht nur Klappergeräusche bei nicht betätigter Bremse, sondern bewirken auch ein Spiel des Reibrings in axialer Richtung und in Drehrichtung der Scheibe. Das Spiel bewirkt grundsätzlich ein verzögertes Ansprechen der Bremse. Da es aber nur wenige Millimeter in Umfangsrichtung beträgt, hat es tatsächlich praktisch keine nennenswerten Auswirkungen auf die Ansprechzeit. Mit zunehmendem Verschleiß wird aber der Querschnitt des Floaters geschwächt, so dass die Gefahr besteht, dass er abgeschert wird. Das führt dann mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem Blockieren des Rads, weil sich die Bruchstücke am Bremssattel verkannten. Stahlfloater sind zwar ca. 2,5 mal schwerer als Aluminiumfloater, halten dafür aber auch erheblich länger. Gleiches gilt für den Innnenteil der schwimmenden Bremsscheibe, den Teil, der nicht den Reibring darstellt.

Hotspotbildung am Reibring ist eine örtliche Dickenänderung der Bremsscheibe, die zu starkem Rubbeln der Bremse führt. Durch minimale Dickenunterschiede der Scheibe, die sich zunächst nicht negativ auswirken kommt es zu einer örtlichen Überhitzung des Bremsrings entsprechend dem untenstehenden Bild.

Die örtliche Erwärmung kann zu einer Gefügeveränderung führen, die dann zu einer spürbaren Dickenänderung des Reibrings an den heißesten Punkten führt. Diese Gefügeveränderung ist irreversibel und bleibt auch im kalten Zustand bestehen. Die Stellen, die etwas dicker sind, verursachen eine größere Reibung beim Bremsen und erhitzen sich dann auch stärker. Dieser Effekt verstärkt sich immer mehr und kann auch nicht durch Planschleifen der Scheibe behoben werden, da die Ursache eine Gefügeveränderung ist, die auch nach dem Planschleifen bestehen bleibt. Im abgekühlten Zustand lassen sich die Hotspots manchmal an einer etwas anderen Graufärbung oder an Mikrorissen in diesen Bereichen erkennen. Die Bremsscheibe muss ausgetauscht werden.