Aufgabe

Die Bremsscheibe ist eine wichtige Komponente des Bremssystems. Damit dieses das Fahrzeug jederzeit sicher und komfortabel – gegebenenfalls bis zum Stillstand – verzögern kann, muss die Bremsscheibe gemeinsam mit den Bremsbelägen ein Bremsmoment (eine Bremskraft) erzeugen. Dieses wird auf die Radnabe und von dort auf die Felge übertragen. Während des Bremsvorgangs wird die Bewegungsenergie des Fahrzeuges durch Reibung zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe in Wärmeenergie umgewandelt und somit eine Geschwindigkeitsverringerung erzielt.
 
Die Scheibenbremse wurde ursprünglich für den Motorsport entwickelt. Nachdem sie dort beachtliche Erfolge feierte, setzte sie sich in den 1960er Jahren auch im Pkw an den Vorderrädern rasch durch. Die bis dahin eingesetzte Trommelbremse hatte bauartbedingt zahlreiche Schwächen wie Temperaturprobleme, Verzug und Fading, Reibwertschwankungen, schlechte Dosierbarkeit, hoher Verschleiß und Geräuschbildung (Quietschen). An den thermisch weniger belasteten Hinterrädern blieb die Scheibenbremse noch für viele Jahre eine Ausnahme.


Funktion

Die beim Bremsvorgang erzeugte Wärme dringt zu 90 Prozent zunächst in die Bremsscheibe ein und wird dort zwischengespeichert. Anschließend wird sie an die Umgebungsluft weitergegeben. Die Bremsscheibe wirkt also wie ein Wärmetauscher. Die Fähigkeit der Bremsscheibe Wärme aufzunehmen ist jedoch begrenzt. Deshalb muss die Wärme möglichst schnell an die Umgebungsluft abgegeben werden, um Überhitzungsschäden zu vermeiden.

Bei Bergabfahrten kann der Reibring Temperaturen von bis zu 700°C (Rotglut) erreichen. Aus diesem Grund werden zur besseren Kühlung – vor allem an der Vorderachse – sehr häufig belüftete Bremsscheiben eingesetzt. Sie weisen eine wesentlich größere, zum Wärmeaustausch besser geeignete Oberfläche auf. Im Gegensatz zu den belüfteten können massive Bremsscheiben die Wärme nur langsamer an die Umgebung abgeben.

Die Reibringe der belüfteten Bremsscheibe sind über Stege, die als Rippen oder Dome ausgebildet sind, miteinander verbunden. Durch die Rotation der Bremsscheibe entwickelt sich ein Luftsog, der Luft vom Inneren der Bremsscheibe durch den Lüftungskanal nach außen saugt. Die auf diese Weise mit der Bremsscheibenoberfläche in Berührung kommenden Luftteilchen nehmen die Wärmeenergie auf und transportieren sie nach außen.

Eine noch bessere Kühlwirkung lässt sich mit gelochten oder genuteten Bremsscheiben erreichen. Sie haben zudem den Vorteil, dass sie weniger empfindlich auf Nässe reagieren. Allerdings sind diese Scheibenbremsenbauarten teurer und sie können unter Umständen stärkere Geräusche beim Bremsvorgang erzeugen.

Generell neigt der Reibring der Bremsscheibe beim Erwärmen dazu, sich zu verformen. Das kann zu einer unangenehmen Geräuschentwicklung und zu Vibrationen beim Bremsen (Bremsenrubbeln) führen. Deshalb verfolgen namhafte Bremsscheibenhersteller das Ziel, durch konstruktive Maßnahmen eine Verformung der Bremsscheibe zu verhindern.

Dennoch lässt sich in einigen Fällen Bremsenrubbeln nicht vermeiden. Denn es kann durch Erschütterungen oder Spiel in Radlager passieren, dass die Bremsbeläge auch ohne aktive Bremsung während der Fahrt immer wieder mit der Bremsscheibe in Berührung kommen. Dadurch entstehen Auswaschungen auf der Bremsscheibe, die nach einer gewissen Dauer zu einer pulsierenden Bremswirkung führen, welche der Fahrer dann als Rubbeln wahrnimmt.

Bremsscheibenmaterial

An das Bremsscheibenmaterial werden hohe Anforderungen gestellt. Es muss den mechanischen Belastungen durch Druck- und Zugkräfte beim Bremsen, den Fliehkräften bei hohen Raddrehzahlen sowie thermischen Belastungen standhalten.

Üblicherweise sind Bremsscheiben aus einem speziellen Grauguss (perlitischem Grauguss) gefertigt. Legierungen mit Chrom und Molybdän erhöhen die Verschleißfestigkeit und verbessern das Wärmerissverhalten des Werkstoffes. Ein hoher Kohlenstoff-Gehalt steigert zudem die Wärmeaufnahmegeschwindigkeit.

Zunehmend werden auch Bremsscheiben aus keramischen Werkstoffen (Kohlenstofffaser-Keramik bzw. Carbon-Keramik) hergestellt. Die Vorteile dieser Bremsscheiben sind hohe Formstabilität in allen Temperaturbereichen, geringes Eigengewicht, gutes Ansprechverhalten der Bremse, extrem hohe Lebensdauer sowie sehr gutes Fadingverhalten. Als Nachteile sind die schlechte Wärmeleitfähigkeit, welche spezielle Bremsbelagmaterialien erfordert, und der sehr hohe Preis zu nennen. Letzteres ist sicherlich der Grund dafür, dass Keramik-Bremsscheiben aktuell ausschließlich als Sonderausstattung bei hochmotorisierten Fahrzeugen der gehoben Klassen eingesetzt werden.

Die Bremsscheiben sind sehr hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Hinzu kommen noch Umwelteinflüsse durch Spritzwasser, Straßenschmutz und Streumittel. Daher unterliegen die Bremsscheiben einem natürlichen Verschleiß. Im Rahmen jeder Inspektion wird der Zustand der Bremsscheiben untersucht. Ist die Verschleißgrenze erreicht, müssen sie erneuert werden, damit die zuverlässige Funktion des Bremssystems sichergestellt bleibt.

Viele Hersteller bieten in der Zwischenzeit für die Bremsenreparatur beschichtete Bremsscheiben an. Diese sind mit einem speziellen Lack überzogen, der die Bremsscheiben außerhalb der Reibfläche vor Korrosion schützt. Beschichtete Bremsscheiben bieten auch bei offenen Felgen langfristig eine attraktive Optik.