Montag, 7. November 2011

Hydraulische Bremsanlage – Aufbau und Funktion

Eine  Bremsanlage hat die nützliche und sehr verantwortungsvolle Aufgabe, die Pedalkraft zu übersetzen und auf die Spannvorrichtungen der Bremsen zu übertragen.
Die Kraftübertragung erfolgt hierbei:
  hydraulisch
  mechanisch
  pneumatisch
Natürlich sind Kombinationen untereinander von Kraftübertragungssy­stemen möglich.

In einer hydraulischen Bremsanlage wird zur Übertra­gung von Kräften (der Beinkraft) eine Flüssigkeit, die sogenannte Bremsflüssig­keit, verwendet.
Die Wirkungsweise einer hydraulischen Bremsanlage beruht auf dem Pascalschen Prinzip (Blaise Pascal, französischer Mathematiker und Philosoph, 1623 bis 1662)
Wird auf eine eingeschlossene Flüssigkeit eine Kraft ausgeübt, so entsteht ein Flüssigkeitsdruck, der überall gleich groß ist.

In einer hydraulischen Bremsanlage wirkt die Pedalkraft (die von der Beinkraft des Fahrers hervorgerufen wurde) über die Hebelüberselzung auf den Kolben im Hauptzylinder (dieser befindet sich meistens im Motorraum auf der Fahrerseite im Bereich der Pedalerie) und erzeugt eine Kolbenkraft.
Die Bremsflüssigkeit wird somit mit einem bestimmten Flüssigkeits­druck  von der Kolbenfläche, in die Bremsleitun­gen gedrückt. Dabei legt der Kolben deinen bestimmten Weg zurück. Der ankommende Druck in der Bremsanlage am Rad  wirkt widerum auf eine Kolbenfläche die zu  Spannvorrichtungen der Bremsen gehört und somit  Spannkräfte erzeugt.Dadurch werden die  Bremsbeläge  gegen die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel gedrückt.
Da die Fläche des Kolbens an der Bremse am Rad größer ist als die Fläche des Kolbens am Pedal ist auch die ankommende Kraft größer. Es gilt das Prinzip der Kraftübersetzung


Bauteile der hydraulischen Bremsanlage
Zu einer hydraulischen Bremsanlage gehören im folgende Bauteile
   Hauptzylinder,
   Spannvorrichtungen (Radzylinder) und
   Bremsleitungen, Bremsschläuche, die die Bremsflüssigkeit und damit den Flüssigkeitsdruck vom Hauptzylinder zu den Spannvorrichtungen leiten sowie die
   Bremsscheiben oder Bremstrommeln.
Die meisten Bremsanlagen haben zusätzlich einen Brems­kraftverstärker außer Oldtimer Fahrzeuge

Der Hauptzylinder
Der Hauptzylinder hat folgende Aufgaben:
  die auf das Bremspedal wirkende Beinkraft in hydraulischen Druck umzuwandeln,
   bei Trommelbremsen in den Leitungen einen Vordruck aufrecht zu erhalten, der ein schnelles Ansprechen der Bremsen bewirkt,
   ein Nachfließen der Bremsflüssigkeit, entspre­chend der Abnutzung der Bremsbeläge, zu bewir­ken und
   einen Volumenausgleich der Bremsflüssigkeit zu ermöglichen.

Wird das Bremspedal bewegt, so bewegt die Kolbenstange (Druckstange) den Kolben in Richtung Druckraum.  Der erzeugte Druck öffnet daraufhin das Bodenventil und gelangt über die Bremsflüssigkeit in den Bremsleitungen zu den Spannvorrichtungen der Bremsen, d.h. den Radzylindern der Trommelbrem­sen bzw. Zylinderräumen der Scheibenbremsen.
Es klingt auf den ersten Blick kompliziert ist es aber nicht. Um diese Prinzip der Druck bzw. Kraftübertragung zu verdeutlichen, schlage ich folgendes Experiment vor:
Ihr nehmt ein U Rohr (Abfluss des Waschbeckens)
Füllt Wasser ein
Nehmt etwas rundes mit dem Innendurchmesser des U Rohrs und übt ein Druck von oben auf das Wasser aus, Ihr werdet sehen, dass auf der anderen Seite das Wasser heraus schwappt, es hat somit tatsächlich eure Krafteinwirkung übertragen.

Der Hauptbremszylinder
Wird die Bremse gelöst. so schiebt der im Druckraum wirksame Druck mit Unterstützung der Kraft der Druckfeder den Kolben wieder in die Ausgangslage.
Die Ausgleichsbohrung verbindet den Druckraum des Hauptzylinders mit dem Ausgleichsbe­hälter wo im Regelfall die Bremsflüssigkeit nachgefüllt wird. Da­durch werden Volumenänderungen der Bremsflüs­sigkeit in der Lösestellung ausgeglichen. Die Volu­menänderungen treten durch Temperaturschwan­kungen und Belagabnutzung auf.
Zwischen Kolbenstange  und Kolben muss in Löse­stellung ein Spiel von etwa 1 mm vorhanden sein, damit die Ausgleichbohrung immer von der Pri­märmanschette freigegeben wird.
Dabei hat die Primärmanschette folgende zwei Aufgaben:
  sie dichtet den Druckraum des Hauptzylinders gegen den Kolbenringraum ab und
  sie schließt zu Beginn des Bremsvorgangs die Ausgleichsbohrung.

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Während der Kolben in die Lösestellung sich zurück bewegt darf kein Unterdruck im Druckraum entstehen. Es könnte sonst Luft von Außen in das System gelangen. Deshalb muss der Kolben durch Füllbohrungen mit dem Kolbenringraum verbunden sein.
Über diese Bohrungen gelangt die Bremsflüssigkeit an der Füllscheibe und der Primärmanschette vorbei in den Druckraum. Die Füllscheibe soll verhindern, daß die Primärmanschette während des Druckhubes gegen die Füllbohrungen gepreßt und dadurch beschädigt wird. Der Kolbenringraum ist durch die Nachlaufboh­rung  mit dem Ausgleichsbehälter ver­bunden. Die äußere Abdichtung des Kolbenring­raums erfolgt durch eine Sekundärmanschette.

Luft in der hydraulischen Bremsanlage hemmt die Bremswirkung, da sich Luft zusammen­drücken lässt.
Dadurch wird die Weiterleitung des Flüssigkeitsdrucks massiv beeinträchtigt oder ein größe­rer Druckaufbau sogar komplett verhindert.
Das Bodenventil hält in der Ruhestellung bei Trommelbremsanlagen durch die Kraft der Druckte der in den Leitungen einen Vordruck von etwa 1,5 - 3 bar. Die geringste Druckerhöhung bei Betätigung des Bremspedals ermöglicht daher eine rasche Überbrückung des Lüftspiels und damit ein zügiges Ansprechen der Bremsen.
Der Vordruck bewirkt zudem, dass die Dichtlippen der Kolbenmanschet­ten gegen die Zylinder gepresst wer­den. Somit wird das Eindringen von Luft und Staub verhindert.
Ein Kegelventil im Bodenventil  reagiert auf minimalste Druckunterschiede zwischen Leitungssystem und Druckraum.
Ist der Druck im Leitungssy­stem kleiner als im Druckraum, so wird das Kegelventil geöffnet. Ist der Druck im Leitungssystem größer als im Druck­raum (Bei Zurücknahme des Bremspedals oder bei Temperatur­einflüssen), so wird das Bodenventil vom Sitz angeho­ben, bis die Gegenkraft der Druckfeder das Boden­ventil wieder schließt.
Für Bremsanlagen mit Scheibenbremsen ist Spezialbodenventil  zwingend erforderlich. Dieses Ventil ermöglicht nämlich das Entlüften der Bremsanlage durch mehrmaliges und schnelles treten des Bremspedals.
Dadurch kann Bremsflüssigkeit, bei geöffnetem Ent­lüftungsventil einer Spannvorrichtung, durch die An­lage gepumpt werden.
In Ruhestellung darf in den Leitungen der Scheiben­bremsanlage kein Überdruck herrschen, da die Rückstellkraft des Dichtrings der Scheibenbremse nicht ausreicht, um den Kolben gegen den Flüssigkeitsdruck zurückzuschieben. Über eine Drosselbohrung wird der Druck in den Bremsleitun­gen vollständig abgebaut.

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