Fading – und was dahinter steckt

Jeder Autofahrer hat die Situation bestimmt schon mal erlebt: die Bremswirkung lässt plötzlich ungewollt nach. Der Grund ist die Überhitzung der Bremsanlage nach dem Abbremsen aus hohen Geschwindigkeiten oder stetig, während einer langen Bergabfahrt. Das Nachlassen der Bremswirkung bei Überhitzung der Bremsanlage bezeichnet der Fachmann als ‚Fading‘.

Warum tritt Fading auf?

Rein physikalisch betrachtet wird Bremsenergie durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt. Die Fähigkeit diese Wärme abzuleiten gehört zu den Qualitätsmerkmalen einer guten Bremsanlage. Die Reibpartner ‚Bremsscheibe‘ und ‚Bremsbelag‘ sind je nach Fahrzeug, Fahrweise und Topografie der Umgebung sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Je höher die Temperatur an der Radbremse, desto mehr lässt die Bremswirkung nach. Dies liegt daran, dass sich der Reibwert verändert und kleiner wird. Es kann aufgrund schlechterer Reibung nicht mehr so viel Bremsenergie umgesetzt werden.

Zusätzlich wird das Materialgefüge des Reibbelags bei sehr hohen Temperaturen so hoch belastet, dass es zu Ausgasungen von Bindemitteln kommen kann. Die Folge ist die Bildung eines Luftpolsters zwischen Bremsscheibe und Belag, was den Reibwert zusätzlich verringert. Um die Bremsleistung aufrecht zu erhalten ist eine immer größere Bremskraft notwendig, was abermals zur Temperaturerhöhung führt.

Auch speziell bei Trommelbremsen kommt es zu Fading. Die Wärme kann bauartbedingt weniger gut als bei Scheibenbremsen abgeleitet werden.

Dem unerwünschten Effekt des Fadings kann man konstruktiv sowie mit einem speziellen Materialmix bei Bremsscheiben und Reibbelägen entgegenwirken. HELLA kann hier auf eine jahrzehntelange Erfahrung aus Forschung und Entwicklung zurückgreifen.

Bremsbeläge

Die Anforderungen an moderne Bremsbeläge sind hoch. Sie müssen über einen hohen, stabilen Reibwert verfügen, druckbeständig, scherfest, heiß-verschleißfest und hochtemperaturstabil sein sowie schwingungsfrei arbeiten. Auf der anderen Seite müssen sie Wärme gut aufnehmen und ableiten können. Letzteres ist zur Vermeidung von Fading ausschlaggebend. Jeder Bremsbelag (Reibbelag) unterliegt einem spezifischen Heißbremsverhalten – je nach Fahrzeug und Anwendung. Die Experten von HELLA entwickeln immer neue Belag-Zusammensetzungen und Materialkombinationen um auch das unerwünschte Fading bei einem definierten Temperaturmaximum zu reduzieren.

Ausschlaggebend für die optimale Funktion ist zusätzlich das Beachten der Einfahrzeit bei neuen Bremsscheiben/Belägen. Der Grund: Partielles Fading tritt auch nach der Montage neuer Bremsbeläge auf. Da sich die neuen Belege noch nicht an die Oberfläche der Bremsscheibe (beziehungsweise der Bremstrommel) angepasst haben, kann es bei einer Vollbremsung zu einer lokalen Überhitzung kommen. Ein weiterer Grund sind physikalisch-chemische Prozesse sowie die Einlagerung von kleinsten Metall-Partikeln der Bremsscheibe die ebenfalls die Reibeigenschaften verändern. Erst nach dem ‚Einbremsen‘ beziehungsweise ‚Einschleifen‘ entfaltet der Bremsbelag seine optimale Wirkung.

Um den Einbrems-Prozess zu verkürzen oder ihn im Grunde gar nicht mehr notwendig zu machen, bringt man heute bei der Produktion von Bremsbelägen teilweise eine künstliche Reibschicht (Einlaufschicht) auf.

Bremsscheiben

Bremsscheiben erledigen aufgrund Ihrer Oberfläche mit rund 90 Prozent die Hauptarbeit bei der Aufnahme und Abführung von Wärme. Je größer die Bremsscheibe desto günstiger gestaltet sich die Wärmeabfuhr und das Fadingverhalten. Im Regelfall werden Bremsscheiben aus perlitischem Grauguss hergestellt. Der kleinanteilige Zusatz, beispielsweise von Molybdän oder Chrom, sorgt für die Verschleißfestigkeit. Ein allgemein gültiger Zielwert für die maximale Bremsscheiben-Oberflächentemperatur ist 600 °C. Ab rund 700 °C fangen Graugussscheiben an zu glühen. Um beispielsweise die thermische Rissfestigkeit und die Temperaturbeständigkeit zu prüfen werden dynamische Prüfverfahren eingesetzt.

Zur besseren Wärmeabfuhr kommen neben klassischen, massiven Scheiben, gelochte, geschlitzte oder genutete Bremsscheiben zum Einsatz. Eine deutliche Verbesserung hinsichtlich Wärmeabfuhr und Fadingverhalten liefern innenbelüftete Bremsscheiben. Sie verfügen über radial angelegte Kühlöffnungen über die zusätzlich Wärme abgeleitet wird.

Deutliche Vorteile bieten zweiteilige Bremsscheiben, auch Verbundbremsscheiben genannt, bei denen durch Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe und speziellen Anbindungsverfahren eine Entkopplung des Wärmeflusses zur Radnabe erzielt wird. Verbundbremsscheiben wurden speziell für schwere und stärker motorisierte Fahrzeuge entwickelt. Sie bestehen aus einem Reibring aus Grauguss und beispielsweise einem Bremsscheibentopf aus Aluminium. Beide Bauteile sind durch Nieten miteinander verbunden, so dass sich der Reibring bei Erwärmung unabhängig vom Bremsscheibentopf axial ausdehnen kann. Durch die Verwendung von Aluminium beim Bremsscheibentopf können 15 bis 20 Prozent Gewicht eingespart werden. HELLA liefert diese Verbundbremsscheiben für eine Reihe von Fahrzeugmodellen.

Bei Carbon-Keramic-Bremsen wie sie im Motorsport oder bei Hochleistungsfahrzeugen eingesetzt werden tritt das Thema Fading aufgrund des annähernd konstanten Reibwerts bei ansteigender Temperatur zwischen Scheibe und Beläge kaum auf.

Wie kann der Fahrer Fading verhindern?

Trotz aller präventiven Maßnahmen kann es in Extremsituationen und bei Überhitzung der Radbremsen zu Fading kommen. Was kann der Autofahrer selbst tun um Fading zu vermeiden? Im Grunde gelten einige einfache Regeln, die helfen Fading zu verhindern. Bei langen Bergabfahrten kann man bei niedrigem Gang zusätzlich die Motorbremse einsetzen um die Bremsanlage zu entlasten. Ein permanentes Bremsen sollte vermieden werden. Im Gegenteil, es ist ratsam immer mal wieder eine Fahrpause einzulegen, um dem System Zeit zum Abkühlen zu geben. Damit man sich auch in Extremsituationen auf seine Bremsanlage verlassen kann, sollte man grundsätzlich im Falle einer Reparatur auf Markenprodukte mit hoher Qualität zurückgreifen. Der Bremsenspezialist HELLA bietet als Komplettanbieter mit Erstausrüsterkompetenz ein mehr als 10.000 Artikel umfassendes Portfolio, das die Bereiche Verschleißteile, Bremshydraulik, Flüssigkeiten und Zubehör umfasst.