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.
