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Fahrrad - Technik

Hydraulische Scheibenbremsen einfach erklärt

Scheibenbremsen mit Hydraulikleitungen finden sich im Modelljahr 2016/2017 an fast jedem Fahrrad, selbst in der Einstiegspreisklasse. Höchste Zeit also zu verstehen, wie diese funktionieren.
Alles Fahrrad klärt auf. 

Hydraulische Scheibenbremsen einfach erklärt

Hydraulische Scheibenbremsen am Rad erklärt
1: Bremssattel mit Nehmerzylinder sowie Bremsbelägen + Bremsscheibe an der Radnabe 
2: Bremsgriffe mit Ausgleichbehälter
3: Hydraulische Leitungen 

Hinweis: Die Zahl in Klammern zeigt Ihnen wo oben auf dem Bild, in welchem die wichtigen Bereich einer hydraulischen Scheibenbremse am Fahrrad markiert sind, der Vorgang in der jeweiligen Erklärung stattfindet. (z.B. 3 wenn es um die Leitungen des Systems geht)

Die Hydraulik macht’s (3)

Der große Vorteil hydraulischer Scheibenbremsen gegenüber mechanischen Scheibenbremsen oder etwa Felgenbremsen wie V-Brakes ist ihre verlustfreie Kraftübertragung. Das Grundprinzip beruht darauf, dass Öl nicht komprimierbar ist. Das bedeutet, die gleiche Menge Öl nimmt immer die gleiche Menge Platz ein, selbst unter der Einwirkung von Druck. Luft z.B. hingegen ist komprimierbar, weswegen die Übertragung von Kräften ungenau ist.

Vom Geber- zum Nehmerzylinder (2 – 3 – 1)

Der Bremsgriff bei hydraulischen Scheibenbremsen ist mit einem Geberzylinder ausgestattet. Betätigt man den Bremshebel, so fährt der Kolben aus und drückt quasi das Öl Richtung Bremse. Die hydraulische Bremsleitung leitet diesen Druck an den Nehmerzylinder im Bremssattel weiter. Der Geberkolben gibt also den von der Handkraft des Fahrers aufgebauten Druck an den Nehmerkolben, in der eigentlichen Bremsanlage, verlustfrei weiter. Die Bremskolben im Bremssattel fahren somit heraus und pressen den Bremsbelag, welcher vor ihnen platziert ist, an die Bremsscheibe heran. Durch den beidseitigen Druck auf die Bremsscheibe entsteht Reibung zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe. Aufgrund dieser Reibungsverluste verlangsamt sich die Bremsscheibe und somit auch das Rad selbst, da die Scheibe an der Radnabe fixiert ist. Je nach Übersetzungsverhältnis von Nehmer- und Geberzylinder sowie der ausgeübten Handkraft kommt das Rad schneller oder langsamer zum Stehen. 

Durch den Druck auf die Nehmerkolben im Bremssattel fahren diese aus und pressen die Bremsbeläge auf die Bremsscheibe
Die im Bremssattel beidseitig angebrachten Bremskolben fahren unter dem Öl-Druck nach außen und drücken die Bremsbeläge (hier nicht zu sehen) auf die Bremsscheibe (hier nicht sichtbar) - das Rad wird verlangsamt 


Der Bremsbelag der Scheibenbremse wird von den Kolben im Bremssattel auf die Bremsscheibe gedrückt
Der aus verschiedensten Materialien bestehende Bremsbelag wird beim Bremsvorgang durch die Kolben im Bremssattel auf die Bremsscheibe gedrückt - es entsteht Reibung welche das die Bremsscheibe und somit auch das Ras selbst verlangsamt 

Nach dem Bremsen ist vor dem Bremsen (1)

Damit die Kolben im Bremssattel sich nach der Bremsung wieder sauber und schnell lösen, befindet sich im Bremssattel eine Gummidichtung und zwischen den Belägen meist eine Art „Spange“. Die Gummidichtung sorgt dafür, dass nach dem Druckabfall der Kolben automatisch wieder zurückgezogen wird, in Richtung der Ruhestellung. Täte er dies nicht, würden die Kolben dauernd die Bremsbeläge an die Scheibe drücken und somit die Beläge schleifen. Die Spange oder Feder zwischen den Bremsbelägen unterstützt die Rückwärtsbewegung nach dem Bremsvorgang. Ist kein Öldruck auf dem Kolben, so sind die Bremsbeläge damit immer weit genug auseinander um nicht an der Scheibe zu schleifen. 

Der Dichtring am Kolben sorgt für eine automatische Rückstellung nach dem Druckabbau im Bremssattel
Dieser kleine Gummiring (in blau) sorgt dafür, dass der Kolben nach dem Loslassen der Bremse wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und die Bremsbeläge nicht weiter an die Bremsscheibe gedrückt werden 

Störeinflüsse bei hydraulischen Scheibenbremsen (2 - 3)

Zwar ist Öl nicht komprimierbar, allerdings verändert sich das Volumen bei der Einwirkung von Wärme. Um zu verhindern, dass die Bremsbeläge deswegen dauern an der Bremsscheibe schleifen, oder das Rad sogar ganz blockieren, wird heute bei den meisten System auf einen Ausgleichsbehälter am Bremshebel gesetzt. Dieser kann temporär „überschüssiges“ Öl aufnehmen, sodass sich die Bremse auch bei Erwärmung etwa durch lange Bremsvorgänge gleich verhält.
Wie angesprochen basiert das Prinzip der hydraulischen Bremse auf der Inkompressibilität von Öl. Dringt allerdings komprimierbare Luft  in das System ein, so funktioniert die Bremse nicht mehr richtig und die Bremskraft „wandert“. Das bedeutet, eine eindeutig voraussagbare Bremswirkung ist nicht mehr gegeben. Bemerkbar macht sich dieses Phänomen etwa dadurch, dass der Hebel fast bis zum Griff gezogen werden kann, ohne dass eine Bremswirkung eintritt. Abhilfe schafft in einem solchen Fall nur das „entlüften“ der Bremse. Dies bedeutet, dass das verwendete Öl im System gegen frisches ausgetauscht wird.

 
 

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