Bremsen

Bremsen bei Fahrzeugen sind für die Betriebssicherheit unerlässlich. Je nach der Bauart unterscheidet man zwischen Trommelbremsen und Scheibenbremsen. In beiden Fällen wird für das Abbremsen von Fahrzeugen die Gleitreibung zwischen speziellen Bremsbeläge nund einer Bremstrommel bzw. Bremsscheibe genutzt. Dabei wird mechanische Energie in thermische Energie umgewandelt, die in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird.

Physikalische Grundlagen

Bremssysteme sind hydraulische Anlagen, bei denen zum einen das Gesetz für hydraulische Anlagen und zum anderen die Abhängigkeit der Gleitreibung von der Normalkraft genutzt werden.
Damit die Anpresskraft (Normalkraft) zwischen Bremsbacken und Bremstrommel bzw. Bremsscheibe möglichst groß werden kann, wird die Fläche im Hauptbremszylinder klein und bei den Bremskolben groß gewählt, denn nach dem Gesetz für hydraulische Anlagen verhalten sich die Kräfte an den Kolben proportional zu den Flächen der Kolben. Es gilt:

$\frac{F_1}{F_2}=\frac{A_1}{A_2}$

Somit kann man mit einer kleinen Kraft am Bremspedal eine große Kraft am Bremskolben erreichen.
Für die Gleitreibungskraft zwischen Bremsbacken bzw. Bremstrommel gilt:

$F_R=\mu \cdot F_N$

Die Normalkraft (Anpresskraft) kann man mit der Kraft am Bremspedal verändern. Sie ist umso größer, je kräftiger man das Bremspedal betätigt. Darüber hinaus werden in modernen Fahrzeugen Bremskraftverstärker genutzt.
Die Reibungszahl hängt von den verwendeten Materialien ab. In der Regel verwendet man spezielle Bremsbeläge, die nicht nur eine relativ hohe Reibungszahl haben, sondern auch möglichst abriebfest und hitzebeständig sein müssen, damit die Betriebssicherheit über einen längeren Zeitraum auch bei hoher Belastung gewährleistet ist.

Bremsen sind besonders wirksam, wenn zwischen Reifen und Straße die Haftreibungskraft und nicht die kleinere Gleitreibungskraft wirkt. Das könnte passieren, wenn man die Bremsen so kräftig betätigt, dass die Räder blockieren.
Um das zu vermeiden, wird in modernen Fahrzeugen ein Antiblockiersystem (ABS) eingebaut. Das ABS sichert elektronisch ab, dass im Grenzbereich die Räder nicht blockieren. Damit wird nicht nur eine bessere Bremswirkung erzielt, sondern es bleibt auch die Lenkbarkeit des Fahrzeuges erhalten.

Scheibenbremsen

Bild 3 zeigt den Aufbau einer Scheibenbremse. Sie ist so konstruiert, dass die Bremsbeläge durch einen Bremszylinder gegen eine Bremsscheibe gedrückt werden, die fest mit dem Rad verbunden ist. Damit wirkt zwischen Bremsbacken und Bremsscheibe eine Gleitreibungskraft, die das Abbremsen des Fahrzeuges bewirkt. Gut sichtbar sind Scheibenbremsen bei vielen Motorrädern.