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Bremsscheiben Design vs. Funktion

hab jetzt mal wieder einen Bremsencheck gemacht, die BS Punch hat hinten bereits 2430Km drauf und misst noch 2,11 mm (und keine Probleme, schaut noch Top aus) die Galfer Standard sind hinten bereits 1266Km drinnen

vorne war ein leichter Steg am Belag, da hab ich jetzt beim neuen Magura Adapter etwas abgefräst (Reibbild war auch etwas hoch)

mir ist aber auch aufgefallen dass die Beläge vorne und hinten auf der rechten Seite deutlich mehr abnutzen, beide Beläge sind immer auf der Seite mit den kleineren Kolben dünner

die Kolben sind alle leichtgängig und es schleift nichts (es ist auch vorne und hinten ähnlich) ich vermute mal dass die Beläge bei intensivem Bremseinsatz relativ stark an der linken Seite (große Kolben) gegen den Bremssattel gedrückt werden, und dieser Widerstand wirkt dann der Bremskraft entgegen

mir ist das früher eigentlich nicht so aufgefallen, da hatte der Belag bei mir aber eine relativ kurze Lebenserwartung, jetzt halten sie mindestens doppelt so lange

oder es hat andere Gründe, z.B. weil die kleineren Kolben schneller Belag/Scheibe erreichen und sich das dann bei langer Laufzeit mehr auswirkt

ist aber jammern auf hohem Niveau, früher hatten die Beläge nur 650Km durch gehalten

Lg Tirolbiker63
 
@Tirolbiker63 , meinst Du diesen Effekt:

Was spricht eigentlich für einen Vierkolben-Bremssattel?
Die Begründung für 4 statt 2 Kolben liegt in der Flächenpressung. Man kennt den Effekt von V-Brakes, dass die Beläge beim Anlegen an die Felge „reingezogen“ werden. Dieses „Reinziehen“ verschlechtert die Dosierbarkeit und führt zu starkem Quietschen. Um den Effekt auszugleichen, werden die Bremsbeläge an V-Brakes leicht schräg angestellt. Ein ähnlicher Effekt tritt auch bei Scheibenbremsen auf. Beim Bremsen entsteht über die Drehbewegung der Scheibe ein Moment, welches den Belag an der Einlaufseite (also da, wo die Scheibe in den Bremssattel hineinläuft) an die Scheibe presst. Wird dieser Effekt nicht ausgeglichen, ergibt sich auf dem Belag eine ungleiche Flächenpressung, die Leistungsfähigkeit der Bremse sinkt und der Belagsverschleiß steigt.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, diesen Effekt auszugleichen. Die technisch sauberste ist der 4-Kolben-Bremssattel. Bei diesem wird jeder Belag von zwei Nehmerkolben mit unterschiedlichem Durchmesser an die Scheibe gepresst. An der Einlaufseite arbeitet ein kleinerer Kolben als auf der Auslaufseite. Da die Kraft, mit der der Kolben drückt, von seinem Durchmesser abhängt, drückt man an der Einlaufseite also mit weniger Kraft als auf der Auslaufseite (wo der größere Kolben arbeitet). Da der Belag aber auf der Einlaufseite durch den Effekt des „Reinziehens“ zusätzlich angepresst wird, erreicht man wieder eine gleichmäßige Flächenpressung auf dem ganzen Belag.

Die Schwierigkeit bei der Konstruktion eines 4-Kolben-Festsattels liegt in der Berechnung der auftretenden Momente, um daraus das Verhältnis der Kolbendurchmesser zueinander bestimmen zu können. Ein 4-Kolben-Sattel bremst also nicht besser, weil er doppelt so viele Kolben hat, sondern weil er eine gleichmäßige Flächenpressung der Beläge garantiert, und davon hängt im Endeffekt die Leistungsfähigkeit der Bremse ab.
4-Kolben-Bremssättel, bei denen 4 Einzelbeläge verbaut werden, sind übrigens nichts anderes als zwei aneinandergehängte 2-Kolben Bremsen und verschenken dadurch den Vorteil der 4 Kolben komplett.

Quelle: Trickstuff, know-how
 
Jurgen_M schrieb:
@Tirolbiker63 , meinst Du diesen Effekt:
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das wird wohl dieser "Reinzieheffekt" sein, so wie es aussieht gleicht es dann der kleinere Kolben bei meiner Shimano Anlage nicht ganz aus (das wirkt sich dann bei doppelter Laufleistung auffälliger aus)

durch die linksseitige Pressung an den Bremssattel wird die eher frei liegende rechte Seite auch eher an die Scheibe kommen, ich könnte höchstens mal testen ob die Verkleinerung der linken seitlichen Anliegefläche von der Belagträgerplatte eine Auswirkung auf den Effekt hat (glaub aber eher nicht)

Lg Tirolbiker63
 
Fischmeister schrieb:
Beläge einmal drehen, dann sollte sich das wieder ausgleichen im Tragbild.
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das macht nur Probleme
Beläge die sich innerhalb von 1266Km rechtsseitig stärker abgenutzt haben, die werden nicht so schnell wieder plan wenn man sie abtauscht

ich hab auch kein Problem damit, dann halten sie halt etwas weniger lang als ursprünglich berechnet
die Verdoppelung der Laufleistung mit der BS Punch ist ohnehin wesentlich mehr als ich erwartet hätte

Lg Tirolbiker63
 
Kenne das Problem noch von früher von der Rennstrecke. Manche bremssättel hatten das ziemlich extrem. Da hat auch nichts geholfen, weder Kolben fetten noch sonst was. Ich hab einfach die Beläge dann früher gewechselt. Bei einer Bremse spare ich nicht.
 
heizer schrieb:
Kenne das Problem noch von früher von der Rennstrecke. Manche bremssättel hatten das ziemlich extrem. Da hat auch nichts geholfen, weder Kolben fetten noch sonst was. Ich hab einfach die Beläge dann früher gewechselt. Bei einer Bremse spare ich nicht.
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ja, ich sehe da auch nicht viel Möglichkeiten

hab mal zum Test linksseitig die seitliche Auflagefläche etwas reduziert (Kante etwas gebrochen) aber ich glaub nicht dass es viel ausmacht wenn die Auflage der Belagplatte von 1,5mm auf 1mm verkleinert wird

Lg Tirolbiker63
 
ich werde jetzt noch einige Mess Versuche mit verschiedenen Scheiben machen

dazu hab ich jetzt erstmals einen Sensor im Belag platziert, zusätzlich noch einen Schleifkontakt an der Reibfläche und einen Sensor am Bremssattel

mit 5Kanal Temperaturlogger kann ich das auch aufzeichnen und in Excel übertragen

ich hoffe damit noch bessere Erkenntnisse zur Abhängigkeit Masse/Kühlfläche zu erhalten

Lg Tirolbiker63

Messkontakt durch Bohrung im Bremsbelag
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Messkontakt an einer Federspange direkt auf den Reibring
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Testaufbau mit Temp. Logger (Messpunkt am Bremsattel beim Schlauchanschluss)
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Hab jetzt 2 Messdurchläufe mit unterschiedlichen Scheibenumdrehungen gemacht (entspricht ca. 20,8kmh und 41,6kmh)

die Messung im Bremsbelag und am Bremssattel hat sehr gut funktioniert, Messungen direkt mit Scheibenkontakt bei drehender Scheibe funktionieren weniger gut, hier habe ich dann einfach die Scheibentemperatur mit einem Testo Kontaktthermometer direkt nach Testablauf gemessen

insgesamt war auffällig dass vor allem bei langsamer Drehzahl die schwersten Scheiben am Besten kühlen, breite Reibringe und viel Kühloberfläche wirkt sich auch positiv aus

massivere Probleme machte die leichteste Scheibe (Belagüberhitzung mit Geruch)

am wenigsten Hitzeprobleme hatte die BS Punch (2,3mm dick, viel Masse und viel Kühloberfläche) das hat man nicht nur an den Messungen gesehen sondern auch optisch an der Reibfläche

die verschiedenen Lochmusterungen haben auch unterschiedliche Zonen mit mehr oder weniger Hitzebelastung, nur die Intend und die BS Punch verteilen die Hitze sehr gleichmäßig (keine Ablagerungen und Hitzestreifen)

Fazit: ohne Masse gehts nicht, viel Kühloberfläche und breite Reibringe sind zusätzlich nochmal sehr gut, eine optimale Verteilung der Löcher hat auch einige Vorteile

Lg Tirolbiker63

Übersicht der Daten
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Messungen langsame Geschwindigkeit (wäre ~20,8kmh)
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Messungen schnelle Geschwindigkeit (wäre~41,6kmh)
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Bilder nach Testungen
TS HD (2,05mm) / leichte Hitzespuren in der Reibfläche (dunkle Ablagerungen)
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Galfer Wave (2mm) / stärkere Hitzespuren in der Reibfläche (dunkle Ablagerungen)
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Intend Aero (2,25mm) / keine Ablagerungen / minimale Tönung
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BrakeStuff E-Bike (2,3mm) / stärkere Hitzespuren in der Reibfläche (dunkle Ablagerungen)
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BrakeStuff XT Design (2,15mm) / leichte Hitzespuren in der Reibfläche (dunkle Ablagerungen)
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BrakeStuff Punch (2,3mm) / keine Hitzespuren / keine Ablagerungen / keine Tönungen
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Magura MDR-P (ca. 1,95mm) / mittlere Hitzespuren in der Reibfläche (dunkle Ablagerungen) / etwas Tönung
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@Tirolbiker63, sehr spannendes Experiment.

Habe mal überschlagen, was die Wärmekapazität der Scheibe und der Bremsbeläge ausmachen.

Der Reibring der Punchdisk hat etwa 125g, der Bremsbelag 25g - zusammen 150g.

wärmekapazität von Stahl ist ca. 500 J/Kg/K
und Du hast ca. 500 Watt mechanische Leistung eingeleitet.

wenn wir vereinfachend annehmen, daß die eingeleitete Leistung nur in die Erwärmung von Scheibe und Bremsbelag fliessen, dann komme ich auf:

500 [Leistung] / 500 [Wärmekapazität] / 0,15 [Masse] = 6,7 K/s

D.h. Belag und Scheibe erwärmen sich maximal 6,7 Grad K pro Sekunde.

In der Praxis verringert um die Wärme, die an Luft/Sattel abgegeben wird.

Da kann man erstaunlich lange bremsen, bis das System 200 Grad übersteigt!
 
Jurgen_M schrieb:
D.h. Belag und Scheibe erwärmen sich maximal 6,7 Grad K pro Sekunde.

In der Praxis verringert um die Wärme, die an Luft/Sattel abgegeben wird.

Da kann man erstaunlich lange bremsen, bis das System 200 Grad übersteigt!
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in Endeffekt erwärmte sich die Scheibe im Schnitt um ca. 1,5K/sec. , die Scheibe ist dann halt wie ein Plattenwärmetauscher mit hoher Differenz zur Aussenluft, die Geschwindigkeit ist halt wie der Durchfluss
(mehr Verwirbelungen bei zunehmender Umdrehung)

in der Praxis kommt noch der Fahrtwind dazu, der Messraum war allerdings sehr kühl

rechnerisch wäre mir das viel zu kompliziert, die Bedingungen ändern sich in der Praxis ja dauernd
ich hab schon 2x erlebt dass eine Scheibe in ähnlicher Zeit komplett violett angelaufen ist (extrem steil, nur langsames Tempo möglich, keine massive Scheibe)

es ist auch schwierig halbwegs vergleichbare Bedingungen zu schaffen
z.B. bestimmte Teststrecke, bestimmte Geschwindigkeit halten, bestimmten Motorwiderstand herstellen usw.

Lg Tirolbiker63
 
Mein Eindruck Deiner Versuchsergebnisse @Tirolbiker63 :

Kühlung über die Aussenfläche vom Reibring funktioniert.
Dort wo der Reibring besonders breit ist (Magura MDR-P) oder besonders viel Lochfläche hat (Galfer) auch am Temperaturverlauf zu sehen.
Die bei Intend und Punchdisk hinzugewonnene Kühlfläche in den Lochleibungen scheint aber bei diesem Versuchsaufbau - IM GEGENSATZ ZU DEINEN PRAXISTESTS - wenig Wirkung zu entfalten.

Vielleicht würde ein Ventilator die Laborergebnisse besser mit den Praxisresultaten in Einklang bringen?
 
Zuletzt bearbeitet:
Jurgen_M schrieb:
Mein Eindruck Deiner Versuchsergebnisse @Tirolbiker63 :

Kühlung über die Aussenfläche vom Reibring funktioniert.
Dort wo der Reibring besonders breit ist (Magura MDR-P) oder besonders viele Löcher hat (Galfer) auch am Temperaturverlauf zu sehen.
Die bei Intend und Punchdisk hinzugewonnene Kühlfläche in den Lochleibungen scheint aber bei diesem Versuchsaufbau - IM GEGENSATZ ZU DEINEN PRAXISTESTS - wenig Wirkung zu entfalten.

Vielleicht würde ein Ventilator die Laborergebnisse besser mit den Praxisresultaten in Einklang bringen?
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es fehlt hier die Entlastungsphase, da mache ich noch weitere Tests (Intervallbremsungen)

ich wollte aber alle Scheiben mal in den Grenzbereich bringen, erst hier erkennt man Schwachstellen gut

bei stärkerer Dauerbelastung bringt man jede Scheibe an die Kapazitätsgrenze, in der Praxis waren meine Ergebnisse im Prinzip aber auch ähnlich

mit der Galfer Wave mußte ich bei meiner steilen Teststrecke mehrmals Kühlpausen einlegen da fehlt die Masse, dadurch überhitzt der Belag sehr schnell, da wenig Masse kühlt die Scheibe aber auch schnell wieder runter, der Belag kühlt hier trotzdem schlecht da wenig Scheibenkontaktfläche vorhanden ist (Bremssattel bekommt deutlich mehr Temp. ab)

die BS Punch hatte überhaupt nie Probleme, die anderen Scheiben sind auch alle auf hohem Niveau, die TS HD hab ich lange gefahren da gab es bis auf Belagverfärbungen (und somit deutlich höherer Belagverbrauch) auch keine Probleme (auch nur leichte Tönung)

ich glaube dass neben der Masse die gleichmäßige Temperaturverteilung am Reibring ein wichtiger Faktor ist, mein Messfühler misst nur punktuell, optisch fallen aber durchaus Bereiche auf welche mehr Hitze abbekommen, neben der Intend und BS Punch ist optisch gesehen die Verteilung bei der MDR-P und der BS XT Design auch noch ziemlich gut

Lg Tirolbiker63
 
habe jetzt die Belastungsmessungen auch noch durch 3 CL Scheiben ergänzt
(TRP R1 2,3mm/IceTech 1,75mm/ Formula 1,8mm)

die TRP R1 ist die schwerste und stabilste Scheibe, sie kann von den Temperaturen mit den besten Scheiben mithalten, die Hitzeverteilung am Reibring ist auch gut, leider hatte sie beim Praxistest bei stärkerer Belastung zum Klingeln angefangen (fixe Alu / Stahl Nietverbindung)

die IceTech hat zu wenig Masse und eine schlechte Reibringoberfläche (hügelig durchs stanzen)

die Formula ist auch zu dünn, hat aber eine sehr gute Hitzeverteilung (schöne Oberfläche nach Test)

Lg Tirolbiker63


Ergänzung mit 3 Centerlock Scheiben
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TRP R1 2,3mm (CL) / nur leichte Hitzespuren (leichte Tönung, leichte Hitzestreifen)
IMG_20230302_092402.jpg
IceTech 1,75mm (CL) / leichte Tönung und starke Ablagerungen durch wellige Oberfläche (Stanzung der Löcher)
IMG_20230302_092423 (1).jpg
Formula 1,8mm (CL) / schöne Oberfläche nur leichte Tönung (sehr gute Hitzeverteilung)
IMG_20230302_092248.jpg
 
Zuletzt bearbeitet:
@Tirolbiker63 das von dir beschriebene klingeln, der CL TRP R1 ist bei der Standart 6-Loch ohne Nieten/Alu Spiderdesign zum Glück nicht vorhanden.

Ansonsten Danke für die Technischen Einblicke an denen wir teilhaben dürfen. Die Thematik bleibt einfach Spannend. Die BS Punch werde ich auch mal ausprobieren nach dem ich die 220er Trp Vorne noch ausgiebig getestet habe.
 
Local-Ready schrieb:
@Tirolbiker63 das von dir beschriebene klingeln, der CL TRP R1 ist bei der Standart 6-Loch ohne Nieten/Alu Spiderdesign zum Glück nicht vorhanden.
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ja, das ist schade, hatte sonst einen sehr guten Eindruck von der TRP R1 (2,3mm)

werde die Scheibe aber trotzdem mal beim Bike meiner Frau testen, sie fährt doch etwas gemütlicher, oder halt die MDR-P mit CL, aber da könnte sie die Knackgeräusche beanstanden wenn der schwimmende Reibring abkühlt, am CL Sektor ist einfach weniger Auswahl von gut kühlenden Scheiben

an der Formula ist ein CL Adapter angeschraubt welcher straffer und spielfrei in der Verzahnung sitzt, diesen Adapter teste ich auch noch mal mit einer BS Punch (hatte mit Adaptermontage beim Bike meiner Frau auch immer wieder Probleme mit Schengelgeräusche)

Lg Tirolbiker63
 
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