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Wieso größere Bremskolbenfläche = mehr Bremskraft?

Themenstarteram 18. Mai 2018 um 8:01

Hallo miteinander,

bisher war ich nur stiller Mitleser, nun jedoch habe ich eine Frage, auf die ich einfach keine Antwort finde.

Hintergrund:

Wir haben in der Arbeit ein Projekt zur theoretischen Auslegung eines Rennfahrzeugs.

Gerade bin ich an der Pedalerie, genauer, an der Bremse.

Ich habe den Aufbau so gewählt, dass das Pedal direkt auf ein Waagebalken geht, und von diesem direkt (ohne Bremskraftverstärker, o.ä.) auf zwei Bremszylinder (einen für vorne, einen für hinten).

Die Bremsen sind bereits vorgegeben. Die Vorderradscheibe hat ein Durchmesser von 360mm und eine insgesamte Kolbenfläche von ca. 5400mm²m die Hinterradscheibe hat ein Durchmesser von 300mm und eine Fläche von 1300mm².

Im Moment möchte ich eine neutrale Verteilung, sprich ich möchte 70% der Bremskraft vorne und 30% der Kraft hinten haben, so soll es laut Recherche verteilt sein.

Meine zwei Fragen:

1. Wie genau ist die Aufteilung gemeint? Soll 70% der Beinkraft nach vorne kommen, sprich mit Hilfe des Waagebalkens aufgeteilt? Oder soll die gesamte Geometrie der Bremse so gewählt sein (z.B. Kolbendurchmesser, Bremsscheibendurchmesser), dass die Verzögerung vorne 70% ist.

2. Und jetzt die Frage, die mich am meisten beschäftigt:

Die Fläche der Kolben der vorderen Bremse ist ja weitaus größer als die der hinteren, wie bei jedem normalen Auto auch. Man liest immer wieder, damit da mehr Kraft drauf ist. Aber wenn ich mit gleichem Druck auf eine größere Fläche gehe, dann ist da die Kraft doch kleiner?!

Nach ganz einfacher Hydraulik ist F_2 = F_1*A_1/A_2, wobei A_2 die Fläche der Kolben ist, und da die im Nenner steht, wird die Kraft kleiner, wenn die Fläche größer wird. Wo ist da mein Denkfehler? Wie wird das normalerweise gemacht?

Vielen Dank schon mal für eine Antwort.

Falls etwas unklar geschrieben ist, erläutere ich gerne.

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Bitte nochmals die physikalischen Grundlagen der Hydraulik nacharbeiten

Die Kraft ergibt sich aus Druck x Fläche

In den Bremsleitungen ist v+h der gleiche Druck (solange hinten nicht durch Bremskraftregler/-begrenzer gemindert) ---> also eigentlich einfach auszurechnen.

Und dazu noch bissl Hebelgesetz, wie weit weg von der Mitte die/welche Kraft auf der Scheibe ankommt (Bremsscheibendurchmesser bzw. -radius) und ob der Waagebalken gleichmäßig oder außermittig gedrückt wird.

Dazu kommt aber auch noch die dynamische Achslastverlagerung, je nach Bauart des Fahrzeugs unterschiedlich (Motor hinten wär daher für ein Rennfahrzeug wohl am geschicktesten, wär ungünstig wenn's hinten zuerst blockiert).

So, dann mal viel Spaß beim Berechnen

Zitat:

@gingerkart schrieb am 18. Mai 2018 um 08:01:54 Uhr:

Oder soll die gesamte Geometrie der Bremse so gewählt sein (z.B. Kolbendurchmesser, Bremsscheibendurchmesser), dass die Verzögerung vorne 70% ist.

Die Verzögerung vorne sollte 70% betragen.

Darauf hin muss das System ausgelegt werden bzw. der Bremsdruck V/H (mittels einstellbarem Bremskraftverteiler) abhängig von den verbauten Bremsteilen eingestellt werden.

Themenstarteram 18. Mai 2018 um 8:53

Zitat:

@Ronny & Claudia schrieb am 18. Mai 2018 um 08:12:20 Uhr:

Bitte nochmals die physikalischen Grundlagen der Hydraulik nacharbeiten

Schande über mein Haupt...

Habe irgendwie immer F*A hingeschrieben, ohne es weiter zu hinterfragen, aber klar, das ist natürlich Quatsch. Danke für die schnelle Hilfe.

Themenstarteram 18. Mai 2018 um 13:58

Zitat:

@OO--II--OO schrieb am 18. Mai 2018 um 08:13:48 Uhr:

Die Kraft ergibt sich aus Druck x Fläche

In den Bremsleitungen ist v+h der gleiche Druck (solange hinten nicht durch Bremskraftregler/-begrenzer gemindert) ---> also eigentlich einfach auszurechnen.

Und dazu noch bissl Hebelgesetz, wie weit weg von der Mitte die/welche Kraft auf der Scheibe ankommt (Bremsscheibendurchmesser bzw. -radius) und ob der Waagebalken gleichmäßig oder außermittig gedrückt wird.

Dazu kommt aber auch noch die dynamische Achslastverlagerung, je nach Bauart des Fahrzeugs unterschiedlich (Motor hinten wär daher für ein Rennfahrzeug wohl am geschicktesten, wär ungünstig wenn's hinten zuerst blockiert).

So, dann mal viel Spaß beim Berechnen

Obwohl ich dazu noch eine Frage hätte:

Wenn in den Leitungen der gleiche Druck herrscht, und ich annehme, dass der Spalt zwischen Bremsbelag und Scheibe gleich groß ist, braucht dann die vordere Bremse nicht länger (bzw. mehr Weg) bis sie diesen Spalt überbrückt hat? Sprich, die hintere Bremse wirkt zuerst?

Oder spiel das keine Rolle weil es so schnell geht...

Selbst wenn der Spalt vorne größer sein sollte:

Zu Beginn der Bremsung, bevor die Beläge anliegen, erhöht sich der Druck nicht signifikant, bzw. nur durch Reibung der Bremskolben in der Führung.

In einem idealen System (keine Reibung) gibt es keine Druckerhöhung, sobald nicht alle (!) Bremsbeläge an der Scheibe anliegen. Erst dann fängt der Bremsdruck an, sich zu erhöhen, davor wird nur Hydrauliköl mitsamt Kolben hin und her bewegt.

Alles unter der Annahme, dass man nur einen einzigen, nicht weiter geregelten Bremskreis hat.

Selbst bei einem Waagebalkensystem (genau mittiger Druckpunkt) mit 2 Bremskreisen wird das so sein, daß es erst nach Überbrückung des Leerwegs beider Kreise einen gleichen Druckaufbau gibt, der Waagebalken gleicht es ja extra aus ;-)

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