verschiedene Bremsscheiben gleicher Größe: gibt es einen Einfluss auf die Bremskraft?

[alteoma301]

Ich bin mal wieder dabei die Bremsleistung meiner Bremse zu hinterfragen, da ich gerne mehr Bremsleistung hätte. Der Einfluss von Bremshebel, Geberkolben, Bremssätteln und Bremsbelägen ist ja hinlänglich belegt und oft genug getestet und besprochen. Wo es allerdings eine Informationslücke zu geben scheint ist der Einfluss der Bremsscheiben auf die Bemskraft. Ich meine damit nicht die Standfestigkeit, die Fadingstabilität oder die Kühlfähigkeit der Bremsscheibe. Auch nicht die Größe, Masse und Haltbarkeit der Scheibe. Einfach nur der Einfluss der Form und des verwendeten Materials auf die Bremskraft bei gleicher Scheibengröße.

kennt da jemand einen Test, wo das mit verschiedenen Scheiben getestet wurde? Was kam da raus?

wie sind da eure Erfahrungen? Habt ihr signifikante Bremskraftunterschiede bei verschiedenen Scheiben festgestellt?

 

[joergpraefke]

emtb News - Bremsscheiben Design vs. Funktion

Tirolbiker63 ist die ganze Sache nahezu wissenschaftlich angegangen - viel zu lesen, aber teilweise sehr interessant

 

[alteoma301]

danke. das werde ich mal durchlesen. gibst sonst noch andere Tests von Laboren oder so? wie kommt es eurer Meinung nach dazu, dass da so wenig Informationen zu diesem Thema zu finden sind?

 

[Bullbaer]

Material?
Magura:
Werkstoff: 1.4034 = X46Cr13
Härte /Festigkeit:
- Nabenbereich: 425 HV30 (43 HRC) =1360 N/mm^2
-Stegbereich : 440 HV30 (44,5 HRC) =1420 N/mm^2
-Laufffläche : 430 HV30 (43,6 HRC) = 1385 N/mm^2

Hab ich mal im Netz gesucht/gefunden, da wir im Maschinenbau mit MTB Bremsbelägen getestet haben. Unsere Scheiben waren aber aus einem anderen Stahl und nicht am Bike...

 

[alteoma301]

Material?
Magura:
Werkstoff: 1.4034 = X46Cr13
Härte /Festigkeit:
- Nabenbereich: 425 HV30 (43 HRC) =1360 N/mm^2
-Stegbereich : 440 HV30 (44,5 HRC) =1420 N/mm^2
-Laufffläche : 430 HV30 (43,6 HRC) = 1385 N/mm^2

Hab ich mal im Netz gesucht/gefunden, da wir im Maschinenbau mit MTB Bremsbelägen getestet haben. Unsere Scheiben waren aber aus einem anderen Stahl und nicht am Bike...

kannst du die Zahlen in einen Kontext setzten und einem nicht-maschinenbauer erklären?

 

[SinusJayCee]

wie kommt es eurer Meinung nach dazu, dass da so wenig Informationen zu diesem Thema zu finden sind?

Die Größe des Einflusses der einzelnen Komponenten dürfte wie folgt sein: Bremse > Beläge > Scheibe.

Bremsen werden am häufigsten getestet, Beläge zumindest gelegentlich mal. Trotzdem finde ich es auch merkwürdig, dass kein Magazin o.ä. mal Scheiben verglichen hat. Oder das hat mal jemand verglichen und der Unterschied war so gering, dass es sich nicht gelohnt hat das zu veröffentlichen. Würde mich allerdings wundern.

 

[Danimal]

Man muss sich immer bewusst machen, dass jede Bremse "nur" Bewegungsenergie in Wärmeenergie umwandelt. Die Wärme entsteht zwischen den beiden Reibpartnern, also Scheibe und Bremsbelägen. Beide haben eine gewisse Hitze-Aufnahmefähigkeit, die durch Material und Masse bestimmt wird und beide Partner sind im Idealfall so konstruiert, dass sie die Wärme möglichst gut an die Umgebung (also die Luft) abgeben können. Daher gibt es ja Kühlrippen und Co, z.B. an manchen Shimanoscheiben. Lochmuster, Strebenform etc. haben sicher auch alle irgendeinen Einfluss, aber um das qualitativ bewerten zu können, muss man schon ziemlich tief in die Materie eintauchen....

 

[alteoma301]

Die Größe des Einflusses der einzelnen Komponenten dürfte wie folgt sein: Bremse > Beläge > Scheibe

genau das vermute ich auch.
ich sehe es genau wie du.

Man muss sich immer bewusst machen, dass jede Bremse "nur" Bewegungsenergie in Wärmeenergie umwandelt. Die Wärme entsteht zwischen den beiden Reibpartnern, also Scheibe und Bremsbelägen. Beide haben eine gewisse Hitze-Aufnahmefähigkeit, die durch Material und Masse bestimmt wird und beide Partner sind im Idealfall so konstruiert, dass sie die Wärme möglichst gut an die Umgebung (also die Luft) abgeben können. Daher gibt es ja Kühlrippen und Co, z.B. an manchen Shimanoscheiben. Lochmuster, Strebenform etc. haben sicher auch alle irgendeinen Einfluss, aber um das qualitativ bewerten zu können, muss man schon ziemlich tief in die Materie eintauchen....

wenn es so große Unterschiede gäbe: hat's jemand mal getestet oder eine Linie herausgearbeitet? zu.b. gegen die Laufrichtung sind löcher gut, in Laufrichtung schlecht, oder so in der Art.

außerdem wüsste ich es dann gerne, damit ich mir zu den besten bremsbelägen auch die besten Scheiben dranbauen kann. oder zumindest eine preis/leistungs abschätzung dazu machen könnte

 

[SinusJayCee]

wenn es so große Unterschiede gibt: hat's jemand mal getestet oder eine Linie herausgearbeitet? zu.b. gegen die Laufrichtung sind löcher gut, in Laufrichtung schlecht, oder so in der Art.

Das würde mich auch einmal interessieren. Die unterschiedlichen Lochmuster sind ja sicherlich nicht nur Marketing.

Trickstuff schreibt z.B. folgendes:

Durch das ausgeklügelte Lochmuster im Reibring erreichen wir eine perfekte Kombination aus gleichmäßiger Belagsreinigung, Wärmekapazität und Abkühlungsverhalten.

Das ist zwar jetzt erst einmal Marketing, aber man bekommt schon einmal eine Idee, was das beeinflusst.

 

[cxfahrer]

Scheiben testen bringt ja nur was, wenn man die passenden Beläge jedesmal neu einbremst, damit sich die Materialien optimal verbinden.

Beispiel: Shimano Resin only , oder die allerersten Hayes Scheiben damals, oder SRAM Centerline - alles suboptimale Scheiben... entweder vom Material oder der Lochform.

Zur TRP stand in einem Test, dass die Bremsen nur richtig mit Resin funktionieren, wenn die Original Scheiben von TRP verwendet werden und diese nicht vorher mit anderen Belägen genutzt wurden.

Ich schmirgle Scheiben mit 400er daher leicht ab, bevor ich neue andere Beläge drauf mache.

 

[alteoma301]

[...] SRAM Centerline - alles suboptimale Scheiben...

interessant. ich picke mal den Teil der Aussage für die weitere Diskussion hier heraus.

Centerline waren für mich immer preisgünstige stabile Scheiben, die ich an vielen Bikes in Größen von 160-203 im Einsatz hatte/habe. Mir kamen die von der Bremsleistung immer gut vor, ich habe sie vor allem aber wegen dem Preis angeschafft. gefahren werden sie nur mit metallischen belägen. wieso findest du diese Scheiben suboptimal?

 

[SinusJayCee]

Ich finde die Centerline ehrlich gesagt auch sehr solide. Bremst ordentlich, macht wenig Geräusche und ist auch sonst ziemlich sorgenfrei. Dazu ist sie günstig. Größter Nachteil ist aus meiner Sicht, dass sie nur 1,8mm dick ist (was ja nichts mit der Form zu tun hat).

Als ich bei meinem Fully auf HS2 gewechselt habe, waren die erst einmal zickiger mit ungleichmäßiger Bremsleistung und deutlich mehr Geräusche. Insb. das mit der Bremsleistung hat sich mittlerweile gegeben und die sind etwas leiser geworden, aber immer noch lauter als die Centerline.

Einen direkten Vergleich was die Bremsleistung angeht habe ich leider nicht, weil ich gleichzeitig auch noch die Bremse gewechselt habe. Die Centerline fahre ich jetzt am HT und da sind sie weiterhin unauffällig.

 

[cxfahrer]

Ich hab die in 203, klar die bremsen schon irgendwie....aber als ich mal 6€ Chinascheiben in der alten SRAM-Form auf nem anderen LRS hatte, bremsten die erheblich besser, und diese ZTTO Scheiben sind ansonsten ziemlicher Rotz (labbrig usw).

Centerline hat halt diese langen Löcher, da hat man einfach weniger Kontaktfläche zum Belag. Aber evtl liegt es ja auch am Material? Mit SRAM Sinter.

 

[SinusJayCee]

Centerline hat halt diese langen Löcher, da hat man einfach weniger Kontaktfläche zum Belag. Aber evtl liegt es ja auch am Material? Mit SRAM Sinter.

Ich fahre die mit organischen Belägen (aktuell TS Power und Standard, davor auch schon mit SRAM Powerful). Mit Sinter habe ich die noch nicht probiert. Kann gut sein, dass die mit dem einen besser harmonieren als mit dem anderen.

Wie groß der Einfluss der Größe der Kontaktfläche ist hatte ich gestern versucht zu recherchieren. Dazu habe ich aber nichts eindeutiges gefunden. Zumindest wenn man von Schulphysik zur Gleitreibung ausgeht, dann hat die keinen Einfluss. Ich gehe aber davon aus, dass man das für eine Bremse nicht so einfach betrachten kann.

 

[Dahigez]

Also zunächst mal ist die vorhin gemachte Betrachtung von Bremse, Belag, Scheibe dahingehend sinnfrei, dass wir da von zwei Paar Schuhen sprechen. Die Bremse bringt die Kraft auf, die zum Bremsen verwandt wird. Die ist bekanntlich von verschiedenen Faktoren abhängig. Der andere Schuh ist das Paar Scheibe- Belag, wo durch die Reibungswirkung die Bewegungsenergie des Fahrrads in Wärme umgewandelt und so die Geschwindigkeit verringert wird.

Das womit das Paar Scheibe-Belag arbeiten kann, ist die Kraft von den Bremskolben. Insofern ist die Bremse da der limitierende Faktor nach oben, aber daraus zu folgern, dass die Bremse den größten Einfluss hat, würde ich jetzt nicht direkt.

Die Effektivität einer Paarung Belag und Scheibe hängt von verschiedenen Parametern ab. Da ist zuerst natürlich die Kombination der verwendeten Materialien, dann die eventuelle Anwesenheit weiterer Materialien (insbesondere Wasser) und nicht zu vergessen die Betriebstemperatur. Der Reibungskoeffizient einer Paarung kann ganz erheblich von der Temperatur abhängig sein, die vorherrscht. Entsprechend kann man wahrscheinlich keine allgemein gültigen Aussagen treffen, die oder die Kombination sei die Beste. Darüber hinaus ergibt sich so ein Einfluss etwa der Form/Dicke der Scheibe (Beläge sind da ja weniger frei wählbar) auf die Bremswirkung, die rein von der Betrachtung der reibenden Oberflächen ja erst mal weit hergeholt scheint. Die Form/Dicke hat ja vor allem einen Einfluss auf die Wärmespeicherung und -Abgabe der Scheibe an die Umgebung, jedoch sollte die so abgestimmt sein, dass die Kombi Scheibe-Belag bei der jeweiligen Anwendung im optimalen Temperaturbereich arbeitet. Das ist keineswegs trivial zu erreichen, weil ja die Anwendungsfälle sich extrem unterscheiden können. So kann die Kombi Belag-Scheibe einerseits natürlich zu heiß werden, andererseits aber auch einfach nie die optimale Betriebstemperatur erreichen.

Daraus folgt erst mal, dass Tests zwar sehr interessant wären, aber eben schwierig umzusetzen sind, weil viele Parameter eine Rolle spielen und nachvollziehbare Tests in der Allgemeinheit daher kaum möglich sind. Da wird in einem Szenario getestet und selbst wenn es gelingt, dieses Szenario während des Tests konstant zu halten (also überhaupt sinnvolle Vergleiche anstellen zu können), dann kann das für jemand anderen, der sich in einem anderen Szenario bewegt, kaum nachvollziehbar sein. Dass da der Antrieb, solche Tests durchzuführen, eher gering ist, kann ich verstehen (zumal da jetzt auch keine Produktgruppe dahintersteht, von der viel Marketinggeld zu erwarten ist.

 

[Dahigez]

Wie groß der Einfluss der Größe der Kontaktfläche ist hatte ich gestern versucht zu recherchieren. Dazu habe ich aber nichts eindeutiges gefunden. Zumindest wenn man von Schulphysik zur Gleitreibung ausgeht, dann hat die keinen Einfluss. Ich gehe aber davon aus, dass man das für eine Bremse nicht so einfach betrachten kann.

Wenn du die Temperatur außer acht lässt, spielt die Größe der Kontaktfläche tatsächlich in recht weiten Bereichen keine Rolle. Jedoch dürfte die Größe der Kontaktfläche einen Einfluss auf die Temperaturentwicklung haben, und zwar nicht direkt bei der Entstehung - die sollte ja gleich sein bei gleicher Bremswirkung - sondern bei der Ableitung. Insofern kann die Größe der Kontaktfläche einen Einfluss auf die vorliegende Temperatur und wegen des Einflusses der Temperatur auf den Reibungskoeffizienten also auch einen Einfluss auf die Bremswirkung haben.

Weiterhin kann man sich noch Gedanken machen, was mit dem Abrieb passiert. Da spielt dann Form und Größe auch wieder eine Rolle. Darüber machen sich Physiker aber keine Gedanken, denn für irgendetwas müssen Ingenieure ja auch gut sein.

 

[Yukio]

Na ja, als erste Näherung reichen da Vinci, Amontons und Coulomb völlig aus. Ansonsten muss man sich näher mit den Grundlagen der Reibungstheorie, Kontaktmechanik oder Reibungsphysik beschäftigen; einfach mal Popov oder so lesen.

In Fachbüchern zur Bremskonstruktion wird das alles aber auf hunderten von Seiten mit einem einzigen Satz abgehandelt:

Weiter verbesserte Kühlwirkung [...] lassen sich durch Einsatz von gelochten oder genuteten Bremsscheiben erreichen.

 

[alteoma301]

wenn die Paarung bremsscheine-bremsbelag so wichtig und unterschiedlich wäre, würde man auch nicht durch die Bank merken, dass manche bremsbeläge viel stärker sind als andere. wir wissen das aber.
andersherum: wenn Bremsscheiben einen Unterschied in der Bremsleistung ausmachen können sollte man das auch merken. merken wir das? das ist jetzt eine ernstgemeinte Frage.

 

[erborow]

Ich denke nicht, dass es einen nennenswerten unterschied zwischen den herstellern gibt was die reine bremskraft angeht (im trockenen und bei normaler temperatur).

Die scheiben sind alle aus sehr ähnlichen stahlsorten und mit sehr ähnlichen verfahren hergestellt.
DIe unterschiede sind minimal.
Hingegen streuen bremsbeläge von der leistung her massiv. daher dürfte eine untersuchung von scheiben nur mit sehr hohem aufwand möglich sein.

Die scheibenform hat aber sehr wohl einen indirekten einfluss auf die bremsleistung durch die wärmeableitung und abführung von nässe und dreck.
Wirklich viel zu holen gibt es hier zwischen einzellnen herstellern aber meiner meinung nach auch nicht. Außer vielleicht man hat spürbares fading.

Gilt soweit für alle für uns relevanten scheiben. Irgendwelche aliexpress oder billigen Shimano scheiben sind nochmal ein anderes thema.

 

[SinusJayCee]

Wenn du die Temperatur außer acht lässt, spielt die Größe der Kontaktfläche tatsächlich in recht weiten Bereichen keine Rolle. Jedoch dürfte die Größe der Kontaktfläche einen Einfluss auf die Temperaturentwicklung haben, und zwar nicht direkt bei der Entstehung - die sollte ja gleich sein bei gleicher Bremswirkung - sondern bei der Ableitung. Insofern kann die Größe der Kontaktfläche einen Einfluss auf die vorliegende Temperatur und wegen des Einflusses der Temperatur auf den Reibungskoeffizienten also auch einen Einfluss auf die Bremswirkung haben.

Sollte die Temperaturentwicklung nicht eher von der Größe der Oberfläche insgesamt (und noch weiteren Faktoren) als nur von der Größe der Kontaktfläche abhängen?

andersherum: wenn Bremsscheiben einen Unterschied in der Bremsleistung ausmachen können sollte man das auch merken. merken wir das? das ist jetzt eine ernstgemeinte Frage.

Bei allem was ich bisher so im Forum gelesen habe, scheinen wir zu merken, dass dickere Scheiben tatsächlich besser sind als dünnere, was die Standfestigkeit angeht. Das ist ja auch physikalisch wieder einfach nachzuvollziehen (größere Wärmekapazität).

Einen signifikanten Vorteil bestimmter Reibringmuster konnte ich wiederum noch aus keinem Beitrag herauslesen. Da würde ich der Einschätzung von @erborow zustimmen.

 

[JurgenM]

merken wir das?

Den Unterschied 180mm auf 220mm - sofort. Fast wie Tag und Nacht.
Nachdem ich in den letzten Monaten Magura MDR-P, TRP R1, Brakestuff XT-Design und Brakestuff Punchdisk - alle in 220mm, Dicke 2.3mm (MDR-P nur 1,95mm) ausprobiert habe:
Was die Bremswirkung/max. Verzögerung angeht bemerke ich keinen Unterschied.
Auch daß der Reibring der R1 für die Magura MT5 zu schmal ist hat auf die Funktion erst mal keinen Einfluß gehabt.
Wie stark sich die Scheiben erwärmen ist aber stark von der Oberfläche anhängig:
Punchdisk erwärmt sich um mindestens 25% weniger als die anderen - ebenfalls sehr robusten Scheiben.
Vielleicht merkt man das langfristig daran, daß die Quadringe weniger verspröden?!

 

[Dahigez]

Sollte die Temperaturentwicklung nicht eher von der Größe der Oberfläche insgesamt (und noch weiteren Faktoren) als nur von der Größe der Kontaktfläche abhängen?

Klar, Wärmeabgabe hat vor allem mit Oberfläche zu tun (daher ja auch die gern genommenen Kühlrippen).

Wenn du die Kontaktfläche verringerst, dann geht das durch Löcher in der Bremsscheibe. Löcher tragen aber auch zur Oberfläche bei. Wenn du viele kleine Löcher hast, dann ist die Oberfläche gegebenenfalls größer als bei einer durchgängigen Metallfläche. Zudem tragen auch die Löcher noch zur Wärmeabgabe bei, die von den Bremsbelägen bedeckt sind, weil die Oberfläche in den Löchern nicht in Kontakt mit den Bremsbelägen stehen.

Auch nicht zu vergessen sind die Effekte auf die Luftströmung durch die Löcher.

Alles zusammen kann eben gut sein, dass eine kleinere Kontaktfläche eine höhere Wärmeabgabe bedingt. Speziell bei den Mustern mit vielen kleinen Löchern wie etwa bei Hope oder den neuen Galfer.

Den Unterschied 180mm auf 220mm - sofort. Fast wie Tag und Nacht.
Nachdem ich in den letzten Monaten Magura MDR-P, TRP R1, Brakestuff XT-Design und Brakestuff Punchdisk - alle in 220mm, Dicke 2.3mm (MDR-P nur 1,95mm) ausprobiert habe:
Was die Bremswirkung/max. Verzögerung angeht bemerke ich keinen Unterschied.
Auch daß der Reibring der R1 für die Magura MT5 zu schmal ist hat auf die Funktion erst mal keinen Einfluß gehabt.
Wie stark sich die Scheiben erwärmen ist aber stark von der Oberfläche anhängig:
Punchdisk erwärmt sich um mindestens 25% weniger als die anderen - ebenfalls sehr robusten Scheiben.
Vielleicht merkt man das langfristig daran, daß die Quadringe weniger verspröden?!

Das Wärmemanagement ist abhängig davon, wieviel Energie die Scheibe aufnehmen kann (abhängig von der Masse, also insbesondere von der Dicke der Scheibe), dann wieviele Energie sie pro Zeiteinheit abgibt (abhängig vor allem von der Oberfläche; da haben die vielen kleinen Löcher einer Punchdisk natürlich viel Oberfläche im Vergleich zu Designs mit weniger, dafür größeren Löchern) und natürlich, wie ihr durch Bremsen Energie zugeführt wird.

Wenn man insgesamt nicht so viel, aber punktuell stark bremst, dann bringt eine höhere Kapazität viel und die Abgaberate ist nicht so wichtig. Wer dauerhaft viel bremst, braucht eine hohe Abgaberate, sonst überhitzt das irgendwann, egal wie dick die Scheibe ist. Und wer nicht viel bremst, kommt vielleicht mit einer dicken Scheibe oder auch mit einer mit großer Oberfläche nie auf eine Temperatur, dass Metallbeläge gut bremsen.

Ist also immer eine Frage der guten Abstimmung der verfügbaren Parameter.

 

[xrated]

Ich schmirgle Scheiben mit 400er daher leicht ab, bevor ich neue andere Beläge drauf mache.

das verkratzt doch nur die Oberfläche, man bräuchte da eher was chemisches.

 

[xrated]

wie sind da eure Erfahrungen?

Meiner Meinung nach ist der mit Abstand häufigste Fehler das die Lochmuster zu unregelmäßig und einzelne Löcher einfach zu groß sind. Das macht das Bremsverhalten zwar aggressiv aber nicht harmonisch.
So klagen viele über die Storm HC, die hat nicht mal große Löcher aber sehr unregelmäßige Abstände wo teilweise überhaupt keine Löcher drin sind.

 

[alteoma301]

Meiner Meinung nach ist der mit Abstand häufigste Fehler das die Lochmuster zu unregelmäßig und einzelne Löcher einfach zu groß sind. Das macht das Bremsverhalten zwar aggressiv aber nicht harmonisch.
So klagen viele über die Storm HC, die hat nicht mal große Löcher aber sehr unregelmäßige Abstände wo teilweise überhaupt keine Löcher drin sind.

das kann ich bestätigen. ich habe selber schon Bikes mit stormhc Scheiben hier gehabt, die total geruckelt haben. selbiges mit den alten Shimano Scheiben, wo die Löcher so groß waren. in beiden fällen gab's starke bremskraftveränderungen, wenn die Scheiben abgenutzt waren. ich würde des also weniger auf die 'aggressivität' (sorry, kein besseres Wort gefunden) der Scheiben beziehen als darauf, dass die Scheiben dort, wo aufgrund der Löcher weniger Material zum verschleißen zu verfügung steht, dünner sind und dann die beläge beim überfahren dieser Stelle weiter zusammenrücken. sobald die Scheibe aber wieder dicker wird bekommen müssen die beläge wieder zurückgedrückt werden. das erzeugt meiner Meinung nach das ruckelige bremsen bei diesen Scheibentypen. bei Shimano Scheiben habe ich das mal mit einem Messschieber nachmessen können.