Bremsbeläge

Bremsbeläge
Bremsklotz ohne bereits abgefahrenen Scheibenbremsbelag

Unter einem Bremsbelag versteht man bei Fahrzeugen ein Bauteil, das mittels Reibung an einer Graugusstrommel/-scheibe die Bewegungsenergie in Wärme umwandeln soll, um damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren.

Der weit verbreitete Begriff Bremsklotz bzw. Bremsbacke bezeichnet die Trägerbauteile der Bremsbeläge auch beim Fahrrad oder der Eisenbahn. Bei Scheibenbremsen ist der Werkstoff auf den Träger geklebt, bei Trommelbremsen wird er auf die Bremsbacke aufgeklebt oder genietet.

Inhaltsverzeichnis

Zusammensetzung

Die handelsüblichen Bremsbeläge bestehen aus den Materialien:

  • Trägerplatte aus Metall bzw. Sintermetall für hohe Belastungen
  • Reibmittel
  • Mitunter bei Bremsklötzen eine Geräuschdämmplatte aus Metall oder Kunststoff

Reibmittelkategorien

International werden vier verschiedene Reibmittelkategorien genannt. [1] Die Unterschiede können fließend sein. Besonders der Begriff “Ceramic” ist weit gefasst. Die meisten Hersteller verfügen über mehrere Reibmittel-Mixturen, deren Zusammensetzung meist streng gehütetes Geheimnis ist. Exotische Produkte wie das Harz der Cashew-Nuss [2], aber auch Aramide wie KEVLAR® von DuPont oder TWARON® von TEIJIN ARAMID kommen zum Einsatz.

Semi-Metallic

Reibmittel der “Semi-Metallic” Kategorie enthalten 30 bis 65 Prozent 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. Hauptmarkt dieser Bremsbeläge war bisher Nordamerika, wo sie aber zunehmend von keramischen Belägen verdrängt werden.

Organic

Reibmittel der “Organic” Kategorie (manchmal auch “Non Asbestos Organic” oder NAO genannt) bestehen aus Fasern, die aus Glas, Gummi, Karbon bzw. Kevlar® und Twaron® gewonnen werden können. Ferner bestehen sie aus Füllstoffen und temperaturresistenten Kunst- bzw. Naturharzen Diese Beläge gelten als weicher, leiser, sie stehen aber auch im Ruf eines schnelleren Verschleißes und der Entwicklung von mehr Bremsstaub. Dazu entwickeln sie, vor allem nach einer erhöhten Temperaturbeaufschlagung, ein schlechteres Reibwertverhalten. Hauptmarkt dieser Bremsbeläge ist Japan und den USA.

Low-Metallic

Reibmittel dieser Kategorie bestehen aus den vorgenannten organischen Stoffen, gemischt mit einem Anteil von 10% bis 30 % an Metall, meist Kupfer oder Stahl. Diese Beläge stehen im Ruf eines besseren Heißbremsverhaltens, besonders bei hohen Geschwindigkeiten. Auf der Negativseite werden Bremsstaub und Quietschneigung genannt. Hauptmarkt dieser Beläge ist Europa.

Ceramic

Reibmittel der keramischen Kategorie sind ein relativ neuerer Zugang. Keramische Beläge wurden erstmals 1985 von Fahrzeugherstellern eingesetzt. [3]. Diese Reibmittel bestehen aus keramischen Fasern, Füllstoffen, Bindemitteln und möglicherweise kleinen Anteilen von Metall. Diese Beläge sind gewöhnlich heller, leiser, aber auch teurer als andere Beläge. Bei Verwendung von keramischen Belägen gilt der Verschleiß der Bremsscheiben als geringer. Hauptmärkte dieser Beläge sind Nord-Amerika und Japan. Obwohl der Begriff “Ceramic” weite Verwendung erfahren hat, gilt er unter Fachleuten nicht als generischer Begriff für ein Reibmittel. Jeder Belag, der keramische Ingredienzien enthält, kann “keramisch” genannt werden. Es kann durchaus sein, dass ein Belag, der in Europa als „low-metallic“ verkauft wird, in den USA als „ceramic“ vermarktet wird. [4]

Sport- und Luxuswagen haben zudem manchmal Bremsbeläge aus Kohlenstofffaser verstärktem Siliciumcarbid oder auch Spuren von Ton.

Asbest

Vor 1990 wurde eine beträchtliche Menge Asbest (bis 42 % Anteil) beigefügt, was seitdem in der EU untersagt ist. Die erhöhte Asbestkonzentration lässt sich jedoch heute noch in Bereichen, wo viel gebremst wird (Kreuzungen, Autobahnausfahrten, Landebahnen, Bahnhöfe), nachweisen. Die Herstellung, der Vertrieb und der Einbau von asbesthaltigen Bremsbelägen ist in der EU seit Einführung der Asbestverordnung (Fassung 1989) verboten.

Anforderungen an Bremsbeläge

Der Bremsbelag sollte:

  • eine möglichst gleich bleibende Reibungszahl aufweisen (Bremsfading durch Überhitzung),
  • temperaturbeständig (bis 800 °C) um dem „Verglasen“ vorzubeugen und
  • mechanisch belastbar sein.

Neue Bremsbeläge entfalten ihre volle Bremswirkung erst nach einer gewissen Einfahrzeit. Während dieser Phase gleicht sich die Belagoberfläche an die Oberfläche der Scheibe/Trommel an, bis sich ein gleichmäßiges Tragbild entwickelt. Innerhalb dieser Phase verändert sich auch das Material an der Kontaktfläche zur Scheibe/Trommel. Es bildet sich Reibkohle. Erst danach wird die optimale Verbindung der Reibpaarung (Bremsbelag/Scheibe, Bremsbelag/Trommel) und somit beim Bremsen die maximale Verzögerung erreicht.

Verschleiß

Während des Bremsvorgangs reibt sich der Bremsbelag an der Bremsscheibe ab, daher sind Bremsklötze Verschleißteile. Bremsklötze werden mehrmals während der Nutzungsdauer eines Fahrzeuges gewechselt, noch öfter als die Bremsscheiben. Bremsklötze (und auch Bremsscheiben) dürfen nur auf der gesamten Achse und nicht einzeln gewechselt werden. Da sich die Bremsbeläge durch Abrieb an die Bremsscheiben anpassen, müssen auch bei einem Bremsscheiben-Wechsel die Bremsbeläge erneuert werden.

Bereits frühere Bremsklötze besaßen Verschleißanzeigen, die einen Hinweis gaben, wenn der Belag abgenutzt war. Diese Verschleißanzeige oder sogenannter Warnkontakt wurde Ende der 1970er Jahre von dem aus Israel nach Deutschland emigrierten KFZ-Elektriker Yigal Bar-Yoav erfunden. Er entwickelte auch die heute bekannte Funktion des Warnkontakts bereits vor der kompletten Abnutzung, den Zustand des Bremsbelags anzuzeigen. Bar-Yoav machte sich dabei das ohmsche Gesetz zunutze. Je weniger Belag vorhanden ist, desto kleiner der gemessene elektrische Widerstand. Einfachere und verbreitetere Verschleißanzeigen haben einen Draht im letzten Millimeter des Bremsbelages eingelegt, sobald die Bremse soweit verschlissen ist dass der Draht die Bremsscheibe berührt entsteht Massekontakt. Somit leuchtet oder flackert eine Kontrolleuchte im Fahrzeug.

Manche Scheibenbremsbeläge haben eine akustische Verschleißwarnung. Diese ist in Form eines flachen gebogenen Metall-Plättchens an der Rückseite der Beläge angebracht und wird bei abnehmender Belagstärke über die Reibung der Beläge zum Vibrieren gebracht. Durch diese Vibrationen entsteht dann ein hoher, quietschender Ton.

Als Beitrag zur Feinstaubbelastung sind Bremsbeläge seit der Asbestabschaffung erneut in die Kritik geraten und Untersuchungsobjekt.

Qualität

Da Bremsbeläge oft im Zuge eines Fahrzeug-Service getauscht werden gibt es dafür einen großen Markt mit einer Vielzahl von Hersteller. In der EU dürfen nur Bremsbeläge, welche der ECE-R 90-Norm [5] entsprechen, in dem dafür freigegebenen Fahrzeug verwendet werden. Die ECE-R 90-Norm Norm legt unter anderem folgende Eigenschaften fest:

  • gleicher Reibwert wie Original-Beläge des Fahrzeugherstellers (Abweichungen bis +/-15% erlaubt)
  • Druck-und Scherfestigkeit
  • Prüfung auf Geschwindigkeit-Sensibilität
  • Asbestfreiheit
  • Eine Prüfnummer mit E beginnend muss am Ersatzteil dauerhaft identifizierbar vorhanden sein
  • die Verpackung der Beläge muss verklebt/versiegelt sein um vorheriges Öffnen klar zu erkennen
  • auf der Verpackung müssen die für den Belag zugelassenen Fahrzeuge gelistet sein

Durch diese Norm ist gesichert, dass Bremsbeläge, welche eine E-Kennung haben, im Bereich der Sicherheit wesentlich der Qualität der Original-Beläge entsprechen. Bei KFZ-Teilen sind hohe Preisunterschiede zwischen Original-Teilen und Nachbaumarkt vorhanden und folglich könnten ohne diese Norm bei Kunden Zweifel an der Qualität oder Sicherheit entstehen. Speziell Webshops und in Online-Auktionshäusern tätige KFZ-Teilehändler betonen daher besonders, dass ihre Produkte diese E-Kennung aufweisen.

Hersteller für Bremsbeläge für den deutschen Nachbaumarkt, die der ECE-R 90 Norm entsprechen sind z. B. ATE, Bosch, Brembo, Ferodo, Herzog, Jurid, NK, Pagid + Textar (TMD Friction),Pex, TRW/Lucas, Vaico, Sinamotive. Die bekannten Fahrzeughersteller produzieren übrigens selbst keine Bremsbeläge sondern werden von den Herstellern, die auch über den freien Teilemarkt vertreiben, beliefert.

Literatur

  • Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4

Referenzen

  1. http://www.catalogs.com/info/automotive/types-of-brake-pads.html
  2. http://www.stii.dost.gov.ph/sntpost/frames/OcttoDec05/What_does_cashew_nut_have_to_do_with_brakes_and_clutches.htm
  3. http://www.brakeworld.com/ceramic-brake-pads.asp
  4. http://www.saabpros.com/saab/nines/articles/ceramic_brake_pad.cfm
  5. http://www.bmvbs.de/static/ECE/R-90-Ersatzbremsbelag-Einheiten-fuer-Kfz-und-Anhaenger.pdf

Siehe auch


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