Die "verzogene" Bremsscheibe+andere Mythen der Bremse
von Carroll Smith
aus dem Englischen übersetzt von msx2plus, Deutschland
MYTHOS NUMMER 1: BREMSEN RUBBELN UND VIBRIEREN AUFGRUND VON SCHEIBEN, DIE SICH BEI ÜBERMÄßIGER HITZE VERZOGEN HABEN.
Der Begriff "verzogene Bremsscheibe" wird im Motorsport seit Jahrzehnten gerne verwendet. Wenn ein Fahrer davon berichtet, daß Vibrationen bei starken Bremsungen auftreten, diagnostiziert unerfahrenes Personal häufig "verzogene Bremsscheiben", nachdem Risse zwar gesucht aber nicht gefunden wurden. Die Dicke der Scheibe wird dann an mehreren Stellen vermessen, man erhält auch deutlich unterschiedliche Meßwerte und damit wird die Diagnose "in Stein gemeißelt".
Als es zum ersten Mal Scheibenbremsen für Hochleistungsfahrzeuge gab, haben wir auch von verzogenen Bremsscheiben bei Straßenfahrzeugen gehört, was auf der selben Analyse und Diagnose basierte. Typischerweise wurden die Scheiben nachbearbeitet, um das Problem zu beseitigen und, ebenso typisch traten Rubbeln und Vibrationen nach relativ kurzer Zeit wieder auf. Bremsen-Rubbeln hat bei einer großen Anzahl von Autos dazu geführt, daß sie vom Hersteller zurück gekauft wurden wegen der "Lemon Laws" (Zitronen-Gesetze?) So geht das seit Jahrzehnten und wie so oft bei Dingen, die in Stein gemeißelt sind war die Diagnose falsch.
Ich selber habe in 40 Jahren Profi-Rennsport noch nie eine verzogene Bremsscheibe gesehen, jedoch unter der Annahme, daß die Radflansche eben sind und in sich in gutem Zustand befinden und daß sich ferner die Radschrauben oder sonstigen Befestigungsteile ebenfalls in gutem Zustand befinden und auf die korrekte Art mit der richtigen Reihenfolge und dem vorgeschriebenen Drehmoment angezogen sind. Dafür habe ich viele gerissene Scheiben (BILD 1) gesehen, solche, die sich bei Betriebstemperatur in flache Kegel verwandelt hatten, weil sie sehr steif an ihren Flanschen befestigt waren (BILD 2), einige bei denen die Reibungsfläche zwischen den inneren Radialstegen zusammengebrochen war (BILD 3) und unzählige Exemplare, bei denen das Material der Beläge ungleichmäßig auf der Reibfläche verteilt war - seltener sichtbar als unsichtbar. (BILD 4)
In Wahrheit hat sich jede angeblich verzogene Scheibe als eine solche wie im letzten Fall beschrieben entpuppt. Diese ungleichmäßige Ablagerung hat Unebenheiten oder Beschädigungen wegen örtlicher Überhitzung zur Folge.
Um zu verstehen, was hier los ist, werden wir einen kurzen Exkurs in das Naturell der Verzögerungskraft einer unternehmen.
DAS PHÄNOMEN DER BREMSREIBUNG
Reibung ist ein Vorgang, der Bewegungsenergie in Wärme umwandelt. Ebenso wie bei der Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn, die von Kohäsion und Adhäsion des Gummis auf der Fahrbahn geprägt ist, gibt es zwei sehr verschiedene Arten der Bremsreibung: Abnutzung und Anhaftung. Im ersteren Fall lösen sich die kristallinen Strukturen sowohl der gußeisernen Scheibe als auch des Bremsklotzbelags. Beim ständigeomonl Aufbrechen dieser Bindungen (häufiger im Belag und weniger in der Scheibe) entsteht Wärme. Dabei nutzt das härtere Material das weichere ab (hoffentlich die Scheibe den Belag). Bremsklotzbeläge, die hauptsächlich auf Abrasion ausgelegt sind, nutzen sich schnell ab und zeigen Fading bei hohen Temperaturen. Wenn diese Beläge ihre Temperaturgrenze erreichen, werden sie in ungleichmäßiger und willkürlicher Manier Teile ihres Materials auf der Scheibe ablagern. Und genau das, was da von der Scheibenoberfläche "aufgesammelt" wird, verursacht die unterschiedlichen Meßwerte der Scheibendicke und das Rubbeln oder Pulsieren beim Bremsen, von dem die Fahrer berichten.
Bei der Anhaftungs-Reibung diffundiert ein Teil des Belagmaterials durch die Grenze zwischen Klotz und Scheibe, wobei eine sehr dünne, gleichmäßige Schicht aus Belagmaterial auf der Oberfläche der Bremsscheibe gebildet wird. Da nun beide Reibflächen mehr oder weniger aus dem selben Material bestehen, können Partikel diese Grenze in beide Richtungen überschreiten und Bindungen können aufbrechen oder neu entstehen. Dieser Prozeß findet immerfort statt, weil die Grenze an sich zwischen der Klotz- und der Belagoberfläche einen fließenden Übergang darstellt.
Beim Bremsen gibt es keine Reibung die allein aus Abnutzung oder Anhaftung entsteht. Bei vielen heutigen Belagzusammensetzungen muß sich das Material genug abnutzen können, um die Scheibenoberfläche glatt und sauber zu halten. Da es sich um eine Materialübertragung handelt, wird die Schicht auf der Scheibe ständig erneuert und gleichmäßig gehalten - aber nur solange die Teile korrekt zusammengebaut sind oder bis die Temperaturobergrenze des Belags überschritten wird. Im ersteren Fall kann es bei überhöhten Temperaturen zu unkontrollierten Materialübertragungen kommen, wenn die Schicht auf der Scheibe zuvor nicht unter "normalen" Umständen gebildet wurde. Die alten organischen und halb-metallischen Beläge haben mehr Abnutzungs-Reibung gezeigt und waren daher in ihren Hochtemperatur-Eigenschaften stark eingeschränkt. Alle Beläge der aktuellen Generation aus "metallischem Karbon" sind auf anhaftende Reibung ausgelegt, was sowohl für die im Rennsport als auch bei höherwertigen Straßenfahrzeugen verwendeten Klötze zutrifft. Diese kommen mit einer wesentlich größeren Temperaturspanne zurecht. Leider gibt es nichts umsonst und so kommt es, daß diese Hochleistungs-Rennbeläge bei den niedrigen Temperaturen, die im normalen Straßenverkehr auftreten, unwirksam Fahrbedingungen. Alle Hochleistungsbremsscheiben und -klötze, die im Zubehörmarkt verkauft werden, sollten sowohl mit Einbau- als auch Einbrems-Anleitungen geliefert werden. Die Vorgehensweise ist dabei für alle Hersteller so ziemlich die gleiche: Mit Rücksicht auf die Klötze müssen die bindenden Harze relativ langsam abgebrannt werden, um Fading und ungleiche Ablagerungen zu vermeiden. Das erreicht man mit mehreren, immer stärker werdenden Bremsungen mit jeweils einer kurzen Abkühldauer dazwischen. Nach der letzten Bremsung sollte man die Bremsanlage auf Umgebungstemperatur abkühlen lassen. Eine Serie von zehn zunehmend scharfen Bremsungen von 100 auf 10 km/h mit normaler Beschleunigung dazwischen sollte für einen typischen Hochleistungs-Straßenbremsklotz geeignet sein. Man sollte während des Einbremsvorgangs das Fahrzeug nicht ganz anhalten, also überlege man sich eine Stelle, die für die eigene Sicherheit und die von anderen geeignet ist. Sollte man doch anhalten müssen, bevor das Einbremsen abgeschlossen ist, kann es zu ungleicher Übertragung von Belagsmaterial oder Abdrücken auf der Bremsscheibe kommen und genau das soll die ganze Sache ja vermeiden. Game Over.
Um die "Stärke" der Bremsung(-en) zu spezifizieren: Typischweise werden ABS-Systeme bei Verzögerungen um 0,9g (g = 9,81m/s2) aktiv, je nach Fahrzeug. Die zum Einbremsen geeignete Verzögerung liegt bei etwa 0,7g bis 0,9g. Das entspricht einer Bremsverzögerung nahe aber doch unterhalb des Blockierens oder des Einschreitens vom ABS. Zwischen der fünften und siebten Bremsung sollten die Beläge "riechbar" sein, was jedoch bis zum letzten Mal wieder abnehmen sollte. Eine gr