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Bremse



Für das gleichnamige Insekt siehe Bremsen.

Bremsen dienen zur Verringerung bzw. Begrenzung der Geschwindigkeit von beweglichen Maschinenteilen oder Fahrzeugen. Sie funktionieren meistens durch die Umwandlung der zugeführten Bewegungsenergie über Reibung in Wärmeenergie. Die in Fahrzeugen weitaus am häufigsten verwendeten Bremsenarten sind die Klotzbremse, Scheibenbremse und die Trommelbremse.

Table of contents
1 Klotzbremse
2 Scheibenbremse
3 Trommelbremse
4 Wirbelstrombremse
5 Retarder
6 Elektrische Widerstandsbremse
7 Bandbremse
8 Fliehkraftbremse
9 Luftwiderstandsbremse / Bremsfallschirm
10 Gegentrieb-Bremsen
11 Motorwiderstands-Bremse

Klotzbremse

Klotzbremsen werden hauptsächlich in Schienenfahrzeugen oder noch bei älteren Fahrrädern eingesetzt. Bei der Klotzbremse wird entweder über eine mechanische oder hydraulische Vorrichtung ein Bremsklotz an das bewegliche Teil gedrückt. Oft drückt der Bremsklotz direkt auf die Lauffläche von Rädern. So beispielsweise bei Eisenbahn-Güterwaggons, bei neueren Modellen ist der Bremsklotz nicht mehr aus Metall, sondern aus einem Kunstharz-Verbundwerkstoff. Bei älteren Fahrrädern bremst ein Gummistempel direkt auf der Lauffläche.

Scheibenbremse

Die Scheibenbremse weist eine auf der Nabe des Rades mitlaufende Metallscheibe auf, an die zum Bremsen hydraulisch mithilfe von Bremskolben oder -zangen Bremsklötze oder Bremsbeläge gepresst werden, die beidseitig auf die Scheibe einwirken. Diese sind im sogenannten Bremssattel angebracht. Je nach Konstruktion unterscheidet man zwischen Ein- und Mehrkolbensätteln sowie zwischen Fest- und Schwimmsattelbremsen: Einkolbensättel haben, wie der Namen schon sagt, nur einen Bremskolben. Heute werden i. d .R. Mehrkolbensättel verwendet, Einkolbensättel sind vor allem bei kleinen motorisierten Zweirädern oder bei Sportfahrrädern zu finden. Bei Festsattelbremsen ist der Sattel unbeweglich und die Bremskolben befinden sich auf beiden Seiten der Scheibe. Eine Festsattelbremse hat also doppelt soviele Bremskolben wie eine Schwimmsattelbremse und ist daher oft teurer. Schwimmsattelbremsen dagegen haben die Kolben nur auf einer Seite der Scheibe, der beweglich aufgehängte Sattel überträgt den Druck dann mechanisch auf die andere Seite der Bremsscheibe: Vorteile sind geringere Bauhöhe - die Bremse kann so besser platziert werden - und die preiswertere Herstellung. Nachteil: Größere Verwindung und dadurch ungenauerer Druckpunkt. Hochwertige Bremsen für extreme Belastungen sind in der Regel Festsattelbremsen, bei denen der Sattel aus nur einem Teil gegossen wird, und werden oft in Sportmotorrädern und Sportwagen eingesetzt. Generell hängt die maximale Bremskraft von den Reibwerten der verwendeten Materialien und derer aktuellen Temperatur und dem Druck mit dem die Bremsklötze auf die Scheibe gedrückt werden (Bremsdruck) ab. In der Praxis spielen hier aber auch Verunreinigungen wie Staub, Nässe oder gar Ölrückstände eine Rolle. So genannte innenbelüftete Bremsscheiben bestehen aus zwei Scheiben, die durch Stege miteinander verbunden sind. Darüber wird die Fläche zur Abgabe der durch die Reibung entstandenen Wärme vergößert und die Gefahr nachlassender Bremswirkung (Bremsfading) durch höhere Temperatur reduziert. Häufig sind Bremsscheiben auch gelocht, das heißt, sie sind mit kleinen Bohrungen in der gesamten Fläche versehen. Dies hat einen positiven Effekt auf das Ansprechverhalten bei Nässe, da sich zwischen Bremsklotz und Bremsscheibe kein Dampfdruck durch das verdampfende Wasser aufbauen kann. Im Sportfahrzeugen (Porsche, Honda Motorräder) und im Rennsport finden sich oft Bremsanlagen aus Carbon-Keramik-Kombinationen die bessere Bremswerte erzielen, interessanterweise sich bei steigender Betriebstemperaturen die Bremsleistung erhöht, da der optimale Betriebspunkt hin zu wesentlich höhere Temperaturen verschoben ist, die die Scheiben auch problemlos vertragen.

Grundsätzlich wird zwischen Teil- und Vollscheibenbremsen unterschieden. Die Bezeichnung bezieht sich darauf, das entweder nur ein Teil oder die gesamte Fläche der Scheibe als Reibfläche zur Verfügung steht und gebremst wird. Vollscheibenbremsen finden nur wenig Anwendung, z.B. im Panzer oder Flugzeug.

Die Felgenbremsen bei Fahrrädern sind technisch gesehen eine Scheibenbremse. Man findet derzeit hauptsächlich Cantilever (Zangen) und V-Bremsen (V-Brakes). Es existieren auch Trommelbremsen und Servobremsen bei Fahrrädern, welche nach dem Schneckenprinzip funktionieren und umgangssprachlich 'Pedderson-Bremsen' genannt werden.

Trommelbremse

Die Trommelbremse verfügt über ein zylinderfförmiges umlaufendes Gehäuse (Trommel), an das beim Bremsen innen- oder außenliegende, feststehende Bremsbacken gepresst werden. Die Betätigung der Bremsbacken erfolgt entweder über Hydraulikzylinder innerhalb der Trommel oder über sich drehende Exzenterbolzen von außen. Hier unterscheidet man je nach Konstruktion Simplex- und Dualbremsen, sowie Halb- und Vollnabenbremsen. Bei zu starker Belastung beim Bremsen kann sich die Trommel durch die Wärmentwicklung soweit ausdehnen dass die Beläge nicht mehr vollständig anliegen und die Bremse verliert schleichend an Wirkung. Vor Einführung der Scheibenbremsen im Kfz-Bau war dieses so genannte 'Bremsfading' eine gefürchtete Erscheinung beim Befahren von Passstraßen im Gebirge. In ähnlicher Form tritt dieses auch bei Scheibenbremsen auf wenn die Temperatur der Bremse zu hoch wird und diese keine Wärme mehr abgeben und daher auch nicht mehr aufnehmen kann. Die Gefahr ist bei modernen Scheibenbremsen vergleichsweisse gering, dennoch empfiehlt es sich auf langen Abfahrten durch die Wahl des geeigneten Ganges den Motor mitbremsen zu lassen.

Wirbelstrombremse

Bei Wirbelstrombremsen werden in einem äußeren Magnetfeld Wirbelströme induziert, die ihrerseits ein Magnetfeld aufbauen, das dem äußeren Magnetfeld entgegengerichtet ist und daher bremsend wirkt. Wirbelstrombremsen arbeiten berührungs- und daher verschleißfrei und werden z.B. beim ICE 3 eingesetzt. Aber auch bei Straßenfahrzeugen wie schweren Lkw und Bussensen wird sie als zusätzliche Bremse eingesetzt.

Retarder

Der Retarder besteht aus zwei Schaufelrädern, einem Stator und einem Rotor. Die Bremswirkung wird erzielt, indem Öl zugeführt wird. Der Rotor beschleunigt das Öl und die Zentrifugalkraft drückt es nach außen. Durch die Form der Rotor-Schaufeln wird es in den Stator geleitet, der das Öl dann wieder abbremst. Durch die so entstehende Reibung wird die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt, die durch einen Wärmetauscher abgeführt werden muss (Meistens über das Kühlwasser des Motors). Der Retarder arbeitet verschleißfrei und wird deswegen oft als Dauerbremse in LKW eingesetzt.

Elektrische Widerstandsbremse

Eine heute veraltete Bremse ist eine, wie sie früher hauptsächlich bei Straßenbahnen verwendet wurde. Der Antriebsmotor wurde beim Abbremsen als Generator verwendet. Der erzeugte Strom wurde über elektrische Widerstände, die auf dem Fahrzeugdach montiert wurden, verheizt. Bei modernen Bremsen dieser Bauart wird Energie zurück in das Stromnetz gespeist.

Bandbremse

Bei Bandbremsen wird eine schmale Trommel von einem Bremsband teilweise umschlungen. Durch die Spannung des Bandes wird das Bremsmoment erzeugt. Die Bandbremse wird noch im Kranbau verwendet, ist aber ansonsten im Aussterben begriffen. Nachteilig ist nicht nur die beim Bremsen entstehende Radialkraft und die daraus folgende zusätzliche Lagerbelastung, sondern auch die ungleichmäßige Abnützung des Bremsbelages sowie die drohende Selbsthemmung, die einer Sperrwirkung mit entsprechend hoher mechanischer Belastung des Hubgetriebes und des Seiles gleichkommt.

Fliehkraftbremse

Fliehkraftbremsen dienen in der Regel nicht direkt einer starken Verringerung der Umdrehungszahl, sondern der Begrenzung derselben. Dabei handelt es sich um Gewichte, die auf der Achse befestigt sind und mittels Federn dicht an der Drehachse anliegen. Erhöht sich nun die Umdrehungszahl soweit, dass die die Gewichte nach außen drückende Fliehkraft die Rückhaltekraft der Federn übersteigt, so entfernen sich die Gewichte von der Drehachse und erhöhen dadurch die zur Drehung der Achse notwendige Kraft. Abhängig von Gewicht und Federspannkraft kann so ein Gleichgewichtspunkt eingestellt werden, der die Drehzahl begrenzt. Nach demselben Prinzip funktionieren auch manche Fliehkraftkupplungen.

Luftwiderstandsbremse / Bremsfallschirm

Bei Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen, insbesondere der Luft- und Raumfahrt, werden Fallschirme zum Bremsen ausgeworfen. Auch Bremsklappen dienen ähnlichen Zwecken. Beim neues Mercedes-Benz SLR McLaren wird bei einer starken Verzögerung der Heckspoiler um 65 Grad angestellt um durch einen Wirbel eine cw-Werterhöhung und so eine bessere Verzögerung und einen höheren Heckanpressdruck zu erreichen. (siehe auch Luftbremse)

Gegentrieb-Bremsen

Besonders bei Bahn-Fahrzeugen und bei Flugzeugen wird zum Bremsen der Antrieb in die Gegenrichtung geschaltet oder umgelenkt (Schubumkehr).

Motorwiderstands-Bremse

Bei Bahn-Fahrzeugen und LKW wird der innere Widerstand der mitlaufenden Dampfmaschine, des Elektromotors (als Generator) oder des LKW-Motorstaubremse, für die Abbremsung benutzt.

Siehe auch: Bremse (Eisenbahn), Bremse (Kraftfahrzeug), Themenliste Straßenverkehr




     
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