Von Crimpen und Bolzen - Verbindungsvarianten von Bremsbelägen

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Moderne Bremsbeläge bestehen aus mehreren Komponenten, die lagenweise auf unterschiedlichste Art und Weise miteinander verbunden werden. In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit den unterschiedlichen Verfahren mit denen der Belagkuchen (meist bestehend aus Reibmaterial und haftvermittelnder, bzw. dämpfender/kompressibler Zwischenschicht) auf der metallenen Trägerplatte befestigt wird. Sekundärmaßnahmen, wie die rückseitige Montage von Dämpfungsblechen, Montageklammern oder Verschleißkontakten lassen wir bewusst außen vor.

Da Bremsbeläge, gerade bei wiederholten Bremsungen und besonders bei Bergabfahrten, sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind, ist die reine Klebeverbindung von Reibmaterial und Trägerplatte oft nicht mehr ausreichend. Um die Haftung des Reibmaterials zu erhöhen, kommen sogenannte Zwischenschichten zum Einsatz, deren Materialmischung einen höheren Anteil von Bindemitteln enthalten und die sich meist farblich vom eigentlichen Reibmaterial unterscheiden. Zusammengenommen ergeben Reibmaterial und Zwischenschicht(en) den Belagkuchen, der mittels Kontaktklebstoff und einem der folgenden Verfahren mit der Trägerplatte verbunden wird.

Welche Varianten gibt es?

Zusätzlich zu den haftvermittelnden und oft auch dämpfenden, bzw. kompressiblen (“zusammendrückbaren”) Zwischenschichten, kommen in vielen Fällen mechanische Verbindungselemente auf der Trägerplatte zum Einsatz, um die Abschereigenschaften des Bremsbelags zu erhöhen.

Bei organischen Bremsbelägen sind die folgenden Verbindungstechniken die gängigsten:

Heißkleben & -verpressen

Belagverbindung raue Oberfläche
  • auf sandgestrahlter Trägerplatten-Oberfläche
    Die einfachste Form der mechanischen Verbindung ist das Aufrauen der Kontaktfläche der Trägerplatte mittels Sandstrahlen. Hierdurch wird die Oberfläche, die in Verbindung mit Kleber und Belagkuchen kommt, vergrößert und die Haftverbindung somit erhöht. Durch moderne und hochtemperaturfeste Klebstoffe ist diese Verbindung extrem stabil.
Belagverbindung Löcher
  • mit Aussparung in der Trägerplatte
    Hierbei werden neben dem Sandstrahl-Vorgang auch noch Aussparungen (meist durchgängige Löcher oder Vertiefungen) in die Trägerplatte eingestanzt bzw. gebohrt. Der Belagkuchen wird beim Verpressen in diese Aussparungen hineingedrückt, härtet dort in Verbindung mit dem Klebstoff aus und bildet somit “Zapfen” aus Belagkuchen, die in die Trägerplatte hineinreichen. Das potentielle “Wegrutschen” des Belagkuchens wird somit unterbunden.
Belagverbindung Zapfen
  • mit nach oben herausstehenden Stanzungen
    Ähnlich wie bei den zuerst genannten Aussparungen, werden die auftretenden Scherkräfte bei diesem Verfahren mittels aus der sandgestrahlten und mit Klebstoff versehenen Trägerplatte heraus gestanzter Strukturen abgefangen. Meist handelt es sich um runde Zapfen oder (recht-)eckige Strukturen, die mehrere Millimeter weit in den Belagkuchen hineinreichen. Bei horizontaler Belastung kann sich der Belagkuchen somit an diesen Strukturen “abstützen”, was zu einer erhöhten Abscher-Festigkeit führt.
Belagverbindung Gitter
  • mit aufgeschweißten Gitterstrukturen
    Um dem Belagkuchen eine noch größere und oft bis zu Rand reichende Kontaktfläche geben zu können, kommen bei manchen Belagsarten aufgeschweißte Gitterstrukturen (Streckmetall) zum Einsatz. Diese nur wenige Millimeter hohen Gitterstrukturen, ermöglichen die dreidimensionale Verzahnung des Belagkuchens mit der Gitterstruktur, die ihrerseits an allen Kontaktpunkten fest mit der Trägerplatte verschweißt ist.
Belagverbindung Stifte/Bolzen
  • mit aufgeschweißten bzw. verpressten Kupfer- oder Messingstiften
    Alternativ zu den nach oben herausgestanzten Strukturen kommen bei manchen Belägen auch strukturierte Kupfer- oder Messingstifte zum Einsatz. Diese werden von hinten durch Bohrungen in der Trägerplatte getrieben und mit Ihr verschweißt, bzw. verpresst. Da diese Stifte oft sowohl über horizontale, als auch über vertikale Rillen, bzw. einen Kreuzschliff verfügen, verbessern sie nicht nur die Abschereigenschaften des so ausgestatteten Belags, sondern erhöhen auch noch die mechanische Haftung in vertikaler Richtung. Da diese Weichmetallstifte meist mehrere Millimeter in den Belagkuchen hineinreichen und mit der Zeit “freigebremst” werden, dienen sie durch die auffällige Farbe von Kupfer oder Messing (in Kontrast zu dem meist dunklen Belagkuchen) auch noch der optischen Verschleißerkennung (bei ausgebauten Belägen). Die Härte der Materialien ist so gewählt, dass sie der Bremsscheibe keinen Schaden zufügen.

Crimpen/Krimpen

Belagverbindung Crimpen/Krimpen

Bei diesem Verfahren werden hunderte kleine Haken, Späne, Zapfen oder Laschen (je nach Werkzeug und Hersteller) aus der Oberfläche der Trägerplatte herausgeschält bzw. gestanzt. Ähnlich wie beim Schnitzen von Holz entstehen hierdurch kleine, auf der einen Seite noch mit dem Ausgangsmaterial verbundene und auf der anderen Seite teils gebogen herausstehende Strukturen, an denen sich der Belagkuchen, vergleichbar zu den o.g. Gitterstrukturen, festkrallen kann.

Da die Richtung, in der diese Scharten in die Trägerplatte eingebracht werden alterniert und die Späne somit in unterschiedliche Richtungen abstehen, wird der Belagkuchen sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsbremsungen unterstützt. Der Vorteil zu den genannten Gitterstrukturen liegt auf der Hand: Es werden keine zusätzlichen Materialien und verbindende Fertigungsschritte benötigt, da die verbindenden Strukturen einseitig ja noch mit der Trägerplatte verbunden sind, bzw. sogar aus ihr bestehen. Somit können auch komplizierter schweißbare Materialien (Aluminium, Titan etc.) für Trägerplatten zum Einsatz kommen.

Für diese Art der Verbindung gibt es mittlerweile dutzende Patente, die sich meist nur in der Reihenfolge, Form und/oder Anordnung der in das Material der Trägerplatte eingebrachten Strukturen unterscheiden. Erste dahingehende Patente sind bereits anno Piependeckel vergeben worden und sind mit der Zeit immer weiter angepasst und verfeinert worden. Dies lässt die immer mal wieder auftauchenden Werbeversprechen für aktuelle Bremsbeläge (neue, revolutionäre Technik) ein bisschen weniger spektakulär aussehen… Viele Hersteller sind mittlerweile davon abgekommen, Verbindungsarten offen zu legen und alte (vielleicht etwas verfeinerte) Techniken als Verkaufskriterium anzuführen. Ihre Daseinsberechtigung haben sie allemal - aber neu ist halt anders. Um Karl Valentin zu zitieren: “Es ist schon alles gesagt (worden) - nur noch nicht von allen.”

Nieten (meist bei Trommelbremsbelägen)

Diese, zugegebenermaßen etwas altertümlich anmutende Variante, kommt nur noch bei Bremsbelägen für Trommelbremsen zum Einsatz. Der Bremsbelag verfügt über keine eigene Trägerplatte sondern wird über versenkte Bohrungen im Reibmaterial, mittels mehrerer Messing- oder Kupfernieten mit den Bremsbacken verbunden. Da die Belastungen auf der Hinterachse und gerade auch bei Trommelbremsen, meist weit unter denen auf der Vorderachse liegen, reicht diese einfache Art der Befestigung hier aus. Vorteil: Sollten die Beläge verschlissen sein, können die Nieten einfach herausgebohrt und ein neuer Reibbelag aufgenietet werden. Der kostenintensive Austausch der kompletten Bremsbacken kann meist vermieden werden.

Sintermetall-Sonderfall

Einen eigene Klasse stellen Bremsbeläge aus Sintermetall dar. Diese werden in der Herstellung meist bei Temperaturen um 1000°C mit der Trägerplatte verpresst und durch die hohen Temperaturen miteinander “verschweißt”. Somit gehen Trägerplatte und Belagkuchen eine untrennbare Metall-Metall Verbindung ein, begünstigen hierdurch aber auch den nahezu ungehinderten Wärmetransport über den Bremskolben in den Bremssattel und in die Bremsflüssigkeit. Da Sintermetallbeläge aber so gut wie keine dämpfenden oder sonstigen Komforteigenschaften mitbringen, sind sie im normalen Straßenverkehr meist eine Seltenheit.

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