Scheibenbremsen bieten eine bessere Bremsleistung als vergleichbare Trommeln, einschließlich der Beständigkeit gegen Überhitzung. Wir verfolgen die Entwicklung dieser wichtigen automobilen Innovation bis in die Anfangsjahre des zwanzigsten Jahrhunderts zurück.
Obwohl Fredrick William Lanchester allgemein als erster britischer Motorenhersteller anerkannt ist, der 1902 eine mechanische Version der Automobilscheibenbremse patentieren ließ, kann dem in Birmingham ansässigen Automobilingenieur nur die Verbesserung einer bestehenden Technologie zugeschrieben werden. Dies liegt daran, dass ein sehr einfaches Scheiben- und Sattelbremssystem am Vorderrad eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs angebracht wurde, das 1898 von Elmer Ambrose Cleveland in den USA gebaut wurde.
Die Leistung des Scheibenbremssystems, das in Lanchesters Fahrzeugen verbaut war, war stark eingeschränkt, da das auf die Scheibe einwirkende Bremsmedium aus Kupfer bestand. Diese Kupferpolster waren nicht nur im Betrieb laut, sondern trugen sich auch aufgrund der staubigen Bedingungen, die damals auf den Straßen herrschten, schnell ab. Trotz späterer Versionen mit effizienteren Asbestbelägen erwiesen sich Trommelbremssysteme als einfacher und billiger herzustellen und wurden bis Mitte der fünfziger Jahre zur bevorzugten Wahl bei Fahrzeugherstellern.
Da amerikanische Vorkriegsautos notorisch untergebremst waren, fanden in den USA im Vorfeld des Zweiten Weltkriegs mehrere Experimente mit komplexen internen und externen scheibenbasierten Systemen statt. Der Ausbruch des Krieges führte dazu, dass diese Forschung auf die Entwicklung zuverlässiger und effizienter hydraulisch betriebener Scheibenbremsen vom Bremssatteltyp für Flugzeuganwendungen umgestellt wurde.
Nach dem Krieg wurde das in Großbritannien ansässige Unternehmen Dunlop zu einem wichtigen Hersteller von Scheibenbremsen für die Luftfahrt, was dazu führte, dass das Unternehmen die Technologie für den Einsatz in leistungsstarken Straßenfahrzeugen anpasste. Im Jahr 1953 sorgte ein Jaguar C-Type Racer für Aufsehen, als er für den diesjährigen Mille Milgia Time Trail in Italien mit einem Paar lichtbeständiger Dunlop-Scheibenbremsen ausgestattet wurde. Citroën folgte dem mit einem Paar angetriebener Innenbordscheiben an der Vorderseite seines DS von 1955 und 1956 wurde der Triumph TR3 das erste in Großbritannien gebaute Serienauto, das serienmäßig mit Scheibenbremsen vorne ausgestattet war.
Scheibenbremsen bestehen aus einer gusseisernen Scheibe, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Straßenrad eines Autos dreht. Jede Scheibe ist teilweise von einem Bremssattel bedeckt, der ein Paar zylindrischer hydraulisch betätigter Kolben enthält. Wenn Sie das Bremspedal des Autos betätigen, drücken die Zylinder auf einen Satz Reibbeläge mit Stahlrücken und drücken sie gegen die Scheibe, um das Auto zu verlangsamen oder anzuhalten. Ein Satz Gummidichtungen um jeden Kolben verhindert das Austreten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Bremssattel, wenn Druck ausgeübt wird, während Gummidichtringe Staub und Schmutz von den Gehäusen fernhalten.
Die Innenseite der Scheibe, die nicht vom Bremssattel bedeckt ist, ist durch einen Spritzschutz aus gepresstem Stahl vor Straßenschutt und Wasser geschützt. Jeder Kolben ist in einer U-Form gegossen, so dass die Flüssigkeit auf eine ebene Fläche drückt und die minimale Materialmenge mit dem Stahlteil des Kissens in Kontakt kommt. Da der Bremssattel nur einen Teil der Scheibe bedeckt, wird die gesamte Baugruppe im Windschatten leichter gekühlt als die Beläge in einer geschlossenen Trommelbremse.
Die Wärmeübertragung von der Reibfläche in den Bremssattel wird bei einer Scheibenbremse auf ein Minimum reduziert, wodurch das Verblassen der Bremse verhindert wird, ein häufiges Problem, das die Leistung überhitzter trommelbasierter Systeme stark beeinträchtigen kann. Bremsschwund ist, wenn sich eine sehr heiße Trommel leicht von der Schuhanordnung entfernt, wodurch die Bremseffizienz des Fahrzeugs verringert wird. Bei einem mit Scheibenbremsen ausgestatteten Auto passiert das Gegenteil, da sich die Scheibe bei Überhitzung leicht ausdehnt. Wenn sich eine expandierte Scheibe näher an die Bremsbeläge bewegt, bleibt die Bremseffizienz erhalten, solange die Flüssigkeit nicht den Siedepunkt erreicht.
Bremsbeläge sind relativ einfach zu wechseln und werden im Allgemeinen durch zwei Haltestifte gehalten, die durch den Bremssattel verlaufen. Jeder Haltestift wird durch einen speziellen Federclip an Ort und Stelle gehalten. Eine Unterlegscheibe wird normalerweise zwischen dem Kolben und dem Belag angebracht, um das Quietschen der Bremse zu beseitigen, während einige Beläge Verschleißindikatoren enthalten. Pads sind normalerweise segmentförmig, aber einige können rechteckig, oval oder sogar quadratisch sein. Beim Auswechseln der Beläge ist es immer ratsam, als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme gegen Quietschen auf jede Seite der Unterlegscheibe ein spezielles Bremsfett aufzutragen.
Neben den Festsätteln gibt es verschiedene Arten der Montage: den schwingenden Typ, den Fausttyp und die Schiebesattelbremse. Ein schwingender Bremssattel enthält einen einzelnen direkt wirkenden Hydraulikkolben, der auf einem Reibbelag arbeitet. Der Flüssigkeitsdruck auf den Zylinder oder Kolben bewirkt, dass der Bremssattel den anderen Belag in einer schwingenden oder gleitenden Bewegung betätigt. Faustsättel sind auf Kompaktheit ausgelegt und verfügen über spezielle V-Schlitze in einem festen Gehäuse, um ein Verklemmen zu verhindern. Betätigen der Bremse bewegen Sie den zylindrischen Teil der ‚Faust‘ und den entsprechenden Belag auf die Scheibe.
Die Schiebesattelbremse arbeitet nach dem Prinzip von zwei Kolben, die in einem einzigen Zylinder arbeiten. Wenn unter Druck stehendes Fluid zwischen ihnen wirkt, drückt es jeden Kolben auseinander. Ein Kolben drückt einen Reibbelag durch direkte Einwirkung auf die Scheibe, während der andere Kolben den Bremssattel in die entgegengesetzte Richtung drückt und dabei den Reibbelag in direkten Kontakt mit der Scheibe bringt
Einige Bremssättel für Hochleistungsfahrzeuge enthalten vier Kolben, zwei in jedem Bremssattel. Für Extraleistung können Disketten gebohrt werden oder abgewinkelte Nuten haben, die über ihren Gesichtern gefräst werden. Moderne Ersatzkissen enthalten kein gefährliches Asbest, sondern bestehen aus verschiedenen harten Verbindungen, die manchmal Metallpartikel enthalten können. Die Kombination dieser verschiedenen Materialien kann dazu führen, dass sich die Scheibe abnutzt, und daher wird erwartet, dass bei jedem zweiten oder dritten Belagwechsel neue Scheiben angebracht werden.