Bremse
Für das gleichnamige Insekt siehe Bremsen.
Für Bremsen an Bahnen siehe Bremse (Eisenbahn).
Bremsen dienen zur Verringerung bzw. Begrenzung der Geschwindigkeit von beweglichen Maschinenteilen oder Fahrzeugen. Sie funktionieren meistens durch die Umwandlung der zugeführten Bewegungsenergie über Reibung in Wärmeenergie, siehe auch Reibungswärme. Die in Fahrzeugen weitaus am häufigsten verwendeten Bremsenarten sind die Klotzbremse, Scheibenbremse und die Trommelbremse.
Klotzbremse
Klotzbremsen werden hauptsächlich in Schienenfahrzeugen oder noch bei älteren Fahrrädern eingesetzt. Bei der Klotzbremse wird entweder über eine mechanische oder hydraulische Vorrichtung ein Bremsklotz an das bewegliche Teil gedrückt. Oft drückt der Bremsklotz direkt auf die Lauffläche von Rädern. So beispielsweise bei Eisenbahn-Güterwaggons, bei neueren Modellen ist der Bremsklotz nicht mehr aus Metall, sondern aus einem Kunstharz-Verbundwerkstoff. Bei älteren Fahrrädern bremst ein Gummistempel direkt auf der Lauffläche.
Scheibenbremse
Die Scheibenbremse weist eine auf der Nabe des Rades mitlaufende Metallscheibe auf, an die zum Bremsen hydraulisch mithilfe von Bremskolben oder - zangen Bremsklötze/Bremsbeläge gepresst werden, die beidseitig auf die Scheibe einwirken. Diese sind im sogenannten Bremssattel angebracht, je nach Konstruktion unterscheidet man zwischen Ein- und Mehrkolbensätteln, sowie zwischen Fest- und Schwimmsattelbremsen: Einkolbensättel haben wie der Namen schon sagt nur einen Bremskolben. Heute werden i.d.R. Mehrkolbensättel verwendet, Einkolbensättel sind vor allem bei kleinen motorisierten Zweirädern oder bei Sportfahrrädern zu finden. Bei Festsattelbremsen ist der Sattel unbweglich und die Bremskolben befinden sich auf beiden Seiten der Scheibe. Eine Festsattelbremse hat also doppelt soviele Bremskolben wie eine Schwimmsattelbremse und ist daher oft teurer. Schwimmsattelbremsen dagegen haben die Kolben nur auf einer Seite der Scheibe, der beweglich aufgehängte Sattel überträgt den Druck dann mechanisch auf die andere Seite der Bremsscheibe: Vorteile sind geringere Bauhöhe - die Bremse kann so besser plaziert werden - und die preiswertere Herstellung. Nachteil: Grössere Verwindung und dadurch ungenauerer Druckpunkt. Hochwertige Bremsen für extreme Belastungen sind in der Regel Festsattelbremsen bei denen der Sattel aus nur einem Teil gegossen wird und werden oft in Sportmotorrädern und Sportwagen eingesetzt. Generell hängt die maximale Bremskraft von den Reibwerten der verwendeten Materialien und derer aktuellen Temperatur und dem Druck mit dem die Bremsklötze auf die Scheibe gedrückt werden (Bremsdruck) ab. In der Praxis spielen hier aber auch Verunreinigungen wie Staub, Nässe oder gar Ölrückstände eine Rolle. Sogenannte innbelüftete Bremsscheiben bestehen aus zwei Scheiben, die durch Stege verbunden sind, ausgeführt, damit zwischen den beiden Scheiben Luft zur Wärmeabführung durchstreichen kann. Im Sportfahrzeugen (Porsche, Honda Motorräder) und im Rennsport finden sich oft Bremsanlagen aus Carbon-Keramik-Kombinationen die wesentlich höhere Temperaturen vertragen und daher auch bessere Bremswerte erzielen können, aber interessanterweise auch erst bei sehr hohen Betriebstemperaturen zu funktionieren beginnen.
Die Felgenbremsen bei Fahrrädern sind technisch gesehen eine Scheibenbremse. Mann findet derzeit hauptsächlich Cantilever (Zangen) und V - Bremsen (V-breaks). Es existieren auch Trommelbremsen und Servobremsen bei Fahrrädern, welche nach dem Schneckenprinzip funktionieren und umgangssprachlich 'Pedderson-Bremsen' genannt werden.
Trommelbremse
Die Trommelbremse verfügt über ein zylinderförmiges umlaufendes Gehäuse (Trommel), an das beim Bremsen innen- oder außenliegende, feststehende Bremsbacken gepresst werden. Die Betätigung der Bremsbacken erfolgt entweder über Hydraulikzylinder innerhalb der Trommel oder über sich drehende Excenterbolzen von aussen. Hier unterscheidet man je nach Konstruktion Simplex- und Dualbremsen, sowie Halb- und Vollnabenbremsen. Bei zu starker Belastung beim Bremsen kann sich die Trommel durch die Wärmentwicklung soweit ausdehnen dass die Beläge nicht mehr vollständig anliegen und die Bremse verliert schleichend an Wirkung. Vor Einführung der Scheibenbremsen im Kfz-Bau war dieses so genannte 'Bremsfading' eine gefürchtete Erscheinung beim Befahren von Passstraßen im Gebirge. In ähnlicher Form tritt dieses auch bei Scheibenbremsen auf wenn die Temperatur der Bremse zu hoch wird und diese keine Wärme mehr abgeben und daher auch nicht mehr aufnehmen kann. Die Gefahr ist bei modernen Scheibenbremsen vergleichsweisse gering, dennoch empfiehlt es sich auf langen Abfahrten durch die Wahl des geeigneten Ganges den Motor mitbremsen zu lassen.
Wirbelstrombremse
Bei Wirbelstrombremsen werden in einem äußeren Magnetfeld Wirbelströme induziert, die ihrerseits ein Magnetfeld aufbauen, das dem äußeren Magnetfeld entgegengerichtet ist und daher bremsend wirkt. Wirbelstrombremsen arbeiten berührungs- und daher verschleissfrei und werden z.B. beim ICE eingesetzt. Aber auch bei Straßenfahrzeugen wie Bussen wird sie als zusätzliche Bremse eingesetzt.
Retarder
Der Retarder besteht aus zwei Schaufelrädern, einem Stator und einem Rotor. Die Bremswirkung wird erzielt, indem Öl zugeführt wird. Der Rotor beschleunigt das Öl und die Fliehkraft drückt es nach außen. Durch die Form der Rotor-Schaufeln wird es in den Stator geleitet, der das Öl dann wieder abbremst. Durch die so entstehende Reibung wird die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt, die durch einen Wärmetauscher abgeführt werden muss (Meistens über das Kühlwasser des Motors). Der Retarder arbeitet verschleißfrei und wird deswegen oft als Dauerbremse in LKW eingesetzt.
elektrische Widerstandsbremse
Eine heute veraltete Bremse ist eine, wie sie früher hauptsächlich bei Straßenbahnen verwendet wurde. Der Antriebsmotor wurde beim Abbremsen als Generator verwendet. Der erzeugte Strom wurde über elektrische Widerstände, die auf dem Fahrzeugdach montiert wurden, verheizt. Bei modernen Bremsen dieser Bauart wird Energie zurück in das Stromnetz gespeist.
Bandbremse
Bei Bandbremsen wird eine schmale Trommel von einem Bremsband teilweise umschlungen. Durch die Spannung des Bandes wird das Bremsmoment erzeugt. Die Bandbremse wird noch im Kranbau verwendet, ist aber ansonsten im Aussterben begriffen. Nachteilig ist nicht nur die beim Bremsen entstehende Radialkraft und die daraus folgende zusätzliche Lagerbelastung, sondern auch die ungleichmäßige Abnützung des Bremsbelages sowie die drohende Selbsthemmung, die einer Sperrwirkung mit entsprechend hoher mechanischer Belastung des Hubgetriebes und des Seiles gleichkommt.
Fliehkraftbremse
Fliehkraftbremsen dienen in der Regel nicht direkt einer starken Verringerung der Umdrehungszahl, sondern der Begrenzung derselben. Dabei handelt es sich um Gewichte, die auf der Achse befestigt sind und mittels Federn dicht an der Drehachse anliegen. Erhöht sich nun die Umdrehungszahl soweit, dass die die Gewichte nach außen drückende Fliehkraft die Rückhaltekraft der Federn übersteigt, so entfernen sich die Gewichte von der Drehachse und erhöhen dadurch die zur Drehung der Achse notwendige Kraft. Abhängig von Gewicht und Federspannkraft kann so ein Gleichgewichtspunkt eingestellt werden, der die Drehzahl begrenzt. Nach demselben Prinzip funktionieren auch manche Fliehkraftkupplungen.
Luftwiderstandsbremse / Bremsfallschirm
Bei Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen, insbesondere der Luft- und Raumfahrt, werden Fallschirme zum Bremsen ausgeworfen. Auch Bremsklappen dienen ähnlichen Zwecken. Beim neues Mercedes-Benz SLR McLaren wird bei einer starken Verzögerung der Heckspoiler um 65 Grad angestellt um durch einen Wirbel eine cw-Werterhöhung und so eine bessere Verzögerung und einen höheren Heckanpressdruck zu erreichen.
Gegentrieb-Bremsen
Besonders bei Bahn-Fahrzeugen und bei Flugzeugen wird zum Bremsen der Antrieb in die Gegenrichtung geschaltet oder umgelenkt (Gegenschub).
Motorwiderstands-Bremse
Bei Bahn-Fahrzeugen und LKW wird der innere Widerstand der mitlaufenden Dampfmaschine, des Elektromotors (als Generator) oder des LKW-Motorstaubremse, für die Abbremsung benutzt.
Bremssysteme bei Fahrzeugen
Nach der Fahrzeugart kann man unterteilen:
Bremssysteme an Bahnen siehe Bremse (Eisenbahn)
Bei Pkw werden in der Regel hydraulische Bremsen verwendet. Durch Druck auf das Bremspedal wird ein Hydraulikkolben im Hauptbremszylinder mechanisch bewegt, der über die Hydraulikleitung wiederum auf die Kolben in den Radbremszylindern auf die Bremsklötze drückt. Als Servobremse versteht man einen Bremskraftverstärker, der die eigene Pedalkraft noch verstärkt. PKW müssen mindestens zwei voneinander unabhängige Bremskreise besitzen. Diese sind entweder auf Vorder- und Hinterachse, oder diagonal aufgeteilt.
Bei der mechanischen Feststellbremse (auch Handbremse) wird vom Bedienhebel die Bremskraft über einen Seilzug auf die beiden hinteren Räder übertragen, wo die Bremsbacken auseinander oder Bremsklötze zusammengedrückt werden. Mercedes hat ein Pedal zum Anziehen der Bremse. Früher gab es als Feststellbremse auch die so genannte Kardanbremse. Hier wurde ein Bremsband über einer Scheibe auf der Kardanwelle oder beim Getriebeausgang verwendet. (z.B. Fiat 600 oder Landrover)
Lkw und schwere Anhänger haben eine pneumatische Bremse. Die Kolben im Radbremszylinder werden durch Druckluft und nicht durch Bremsflüssigkeit wie beim Pkw bewegt.
Die Federspeicherbremse dient als Feststellbremse bei LKW. Im Stillstand wird die Bremse durch Federkraft geschlossen. Zum Lösen der Bremsen muss mit Druckluft die Federkraft überwunden und die Bremse gelöst werden. Bei einem Druckverlust führt das System zu einer Vollbremsung, da die Feder die Bremse betätigt sobald der Gegendruck fehlt.
Auflaufbremsen werden für Pkw-Anhänger und Wohnwagen verwendet. Dabei wird die Verzögerungskraft des Anhängers ausgenützt. Wenn das Zugfahrzeug gebremst wird, wirkt diese Kraft vom Anhänger auf das Zugfahrzeug. Von der Anhängerkupplung wird diese Kraft über mechanische Hebel auf die Bremsen übertragen.
Bei Bussen und schweren LKW ist zusätzlich eine Dauerbremse vorgeschrieben, zum Beispiel eine Motorstaubremse, Wirbelstrombremse oder Retarder. Diese ist für längeres Bremsen hilfreich, führen aber nicht zum Stillstand.
Siehe auch: Bremse (Eisenbahn), Themenliste Straßenverkehr