Funktionsweise und Entlüftung von Shimano Scheibenbremsen

Mountainbike-Stopper müssen stets zuverlässig arbeiten. Die Bremse ist ein entscheidendes Teil am Bike. Aber was passiert eigentlich im Inneren einer hydraulischen Bremsanlage, wenn man am Hebel zieht?

Funktionsweise einer hydraulischen Scheibenbremse

Eigentlich ganz einfach: Das Druckstück am Bremshebel überträgt den Bremsimpuls auf den Geberkolben. Dieser verschließt gleich zu Beginn des Hebelwegs den Ausgleichsbehälter, der immer genügend Bremsflüssigkeit (das ist je nach Hersteller Mineralöl oder DOT-Bremsflüssigkeit) im System sicherstellt. Der Geberkolben wiederum übt durch seine Bewegung Druck auf die Bremsflüssigkeit aus, der durch die Leitung an die Bremszange weitergeleitet wird.

Dort findet der eigentliche Bremsprozess statt: Durch feine Bohrungen wird der Druck auf die Bremskolben gegeben. Diese wiederum pressen die Bremsbeläge auf die Bremsscheibe. Der Kolben wird durch einen quadratisch geformten Ring, den sogenannten Quadring, in der Bremszange gehalten und gedichtet. Bei jeder Bewegung des Kolbens verformt sich der Quadring und zieht sich und den Kolben wieder in seine Ausgangsposition zurück, sobald der Bremsdruck nachlässt. Zeitgleich drückt im Bremsgriff eine Feder den Geberkolben und den Hebel wieder in die Ausgangsposition zurück.

Eine moderne Scheibenbremse ist mit vielen Dichtungen versehen - über die Luft ins System eindringen kann. Dann nimmt die Bremsleistung ab, denn kleine Luftbläschen in Leitung und Bauteilen lassen sich im Gegensatz zur Bremsflüssigkeit komprimieren. Der Druck, der im System aufgebaut wird, wird dadurch schwammig oder schwächer. Abhilfe schafft da nur: Entlüften. Über den entsprechenden Zugang wird die Luft aus dem System gezogen.

Generell gibt es Bremsanlagen mit zwei oder mit vier Kolben. Biker, die viel Bremskraft und Standfestigkeit benötigen, greifen zu Vierkolbenbremsen. Auch an E-MTBs sind diese kräftigeren Anlagen üblich.

Ausgleichsbehälter und seine Funktion

Der Ausgleichsbehälter ist mit dem Geberzylinder über eine oder mehrere sog. Schnüffelbohrung (Ausgleichsbohrung) verbunden. Wird der Hebel gedrückt, fährt der Hauptbremszylinder über und vor die Schnüffelbohrung. Der Bremskreislauf ist geschlossen und der Ausgleichsbehälter ist dabei drucklos. Wenn der Hebel nicht betätigt wird kann Flüssigkeit zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Geberzylinder fließen. Bei fortschreitendem Belagverschleiss sinkt dadurch der Flüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter.

Die Ausgleichsbohrungen im Ausgleichsbehälter sind meist seitlich versetzt, so das auch ein Ausgleich der Flüssigkeit hinter der Primärdichtung in Richtung Bremshebel stattfinden kann. Bei älteren Bremsen war der Ausgleichsbehälter noch gut sichtbar mit einer Abdeckung erreichbar. An neueren Bremsen ist man mittlerweile dazu übergegangen diesen im Hebel zu verstecken z.B. Magura EBT. Der Vorteil dieser integrierten Systeme ist, dass man manche Hebel beidseitig verwenden kann, da diese oben und unten meist gleich sind.

Beim entlüften lässt sich ein separater Behälter z.B. Flüssigkeit mit einer zweiten Spritze manuell absaugen muss (das Volumen des AB ist relativ klein, da passen vielleicht 1/10 vom Gesamtvolumen rein). Nachteilig ist das evtl. Bei manchen Hebeln wie z.B. Magura Marta ist eine kleine Belüftungsbohrung am äußeren Deckel sichtbar. Diese soll zum Luft- bzw. Es kann beim zurückdrücken der Kolben dazu kommen das hier geringe Mengen Flüssigkeit austreten. Dies sind Reste vom letzten Entlüftungsvorgang.

Beläge und Materialien

Als Belagträger wird neben Stahl auch Aluminium verwendet. Alu kann sich unter starkem Wärmeeinfluss verziehen (siehe Bike 6/2013) und sollte nur mit Keramikkolben verwendet werden. Wenn der Belagträger an der Rückseite Löcher hat, ist es ein organischer Belag. Diese Löcher dienen vermutlich dazu das der Belag mehr Halt auf dem Träger findet. Organische Beläge haben meistens einen lackierten Belagsträger, um Rost zu vermeiden.

Die Feder dient nicht dazu das die Kolben zurückgedrückt werden, dass erledigt die Dichtung im Kolben. Bei neueren Bremsen ist der Belaghaltepin nun mittig um ein herauskippen des Belags zu verhindern.

Bremsscheiben bestehen oft aus verschiedenen Metallen oder Keramik, die unter hohem Druck und hoher Temperatur aufgedampft sind. Oft wird Kupfer verwendet, welches auch gut Wärme leitet.

Um den sog. werden dem Belag auch Trockenschmierstoffe wie Graphit oder niedrigschmelzende Metalle beigemischt die den Reibwert senken. Dämpfung und neigen eher zum quietschen.

Generell sind die Grenzen der eingesetzten Materialien zwischen den Belagsarten fließend. Mischungen gleichzeitig verwenden. Diese sollen den Kolben etwas abschirmen, in dem in diesem Bereich organisch verwendet wird.

Offene und geschlossene Systeme

Die meisten hydraulischen Scheibenbremsen, die heute auf dem Markt sind, haben ein sog. offenes System. d.h. nicht druckdicht ist. Atmosphäre vorhanden, wie z.B. bei Auto- oder Motorradbremsen. (Hochdruckbereich) fließen. Erst bei gezogenem Bremshebel wird diese Verbindung unterbrochen und es kann sich der zum Bremsen notwendige Druck aufbauen.

Ein automatischer Ausgleich findet nicht statt. Der Vorteil solcher Systeme ist, dass sich der Druckpunkt von Hand einstellen lässt. Belagverschleiß von Hand ausgeglichen werden und es besteht die Gefahr, dass die Bremse bei Überhitzung zumacht. Anmerkung: Auch Bremshebel die vermeintlich wie ein geschlossenes System aussehen, haben ein offenes System z.B.

Entlüften der Shimano Scheibenbremse: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Der Druckpunkt deiner Bremse wandert stark, tritt erst kurz vor dem Griff auf oder ist sehr weich? Mit einer sauberen Entlüftung behebst du diese Probleme und bekommst wieder einen klar definierten Druckpunkt.

Werkzeug

• Shimano Mineralöl
• Spritze
• Trichter
• 7mm Gabelschlüssel
• Inbusschlüssel

Der Trichter dient als Auffangbehälter, als Entlüftungsspritze genügt auch eine Haushaltsspritze. Achte darauf, dass der aufgesteckte Schlauch fest auf Spritze und Entlüftungsnippel sitzt. Das original Mineralöl von Shimano ist Pflicht, denn Additive in anderen Ölen wie z.B. Magura greifen die Dichtungen von Shimano Bremsen genauso an wie DOT Flüssigkeit.

Schnellentlüftung

Für die Schnellentlüftung musst du weder das Laufrad, noch die Bremsbeläge ausbauen. Fülle den aufgeschraubten Entlüftungstrichter ca. zur Hälfte und pumpe dann am Hebel. Leichtes Neigen des Bikes der Längsachse nach hilft die Luft aus der Leitung nach oben zu befördern. Bei den ersten paar Pumpstößen werden relativ viele und große Luftblasen nach oben steigen, das ist die Luft im Reservoir die jetzt durch Bremsflüssigkeit ersetzt wird. Schnelles Ziehen und langsames Lösen des Hebels funktionieren sehr gut, um auch die kleinen Luftblasen an die Oberfläche zu bringen. Pumpe solange, bis keine Blasen mehr zur Oberfläche steigen und der Druckpunkt wieder schön definiert ist.

Komplette Entlüftung

Um die Bremsanlage komplett zu entlüften und einen Bremsflüssigkeitswechsel vorzunehmen, ist etwas mehr Aufwand gefordert. Demontiere das Laufrad und die Bremsbeläge an der Bremsanlage die du entlüften möchtest. So können weder Bremsscheibe noch Beläge mit Öl verunreinigt werden. Anders als bei der Schnellentlüftung muss der Trichter auf dem Bremshebel zur kompletten Entlüftung leer sein. Setzte nun den gelben Distanzblock in den Bremssattel ein, um ein Herausfahren der Kolben zu verhindern.

Fülle jetzt die Spritze mit Bremsflüssigkeit (bei Shimano Mineralöl), achte darauf, dass sich keine Luft in der Spritze befindet. Mit einem 7mm Gabelschlüssel löst du jetzt den Entlüftungsnippel, schraubst ihn jedoch nicht weiter auf sondern lockerst ihn nur. Durch Drehen der Spritze kannst du den Entlüftungsnippel nun öffnen und die Flüssigkeit aus der Spritze nach oben in den leeren Trichter drücken. Während dem Durchpumpen der Flüssigkeit solltest du den Bremshebel ein paar Mal langsam ziehen und wieder loslassen, um Luftblasen im Hebel zu lösen.

Nachdem du ordentlich Flüssigkeit durch das System gepumpt hast und keine Blasen oder Verschmutzungen mehr in den Trichter gespült werden, kannst du den Entlüftungsnippel am Bremssattel wieder durch Drehen der Spritze und anschließendes Festziehen mit dem Gabelschlüssel schließen. Lass den Trichter noch auf dem Hebel montiert und verschließe diesen nur mit dem beiliegenden Deckel. Nachdem du das Laufrad und die Bremsbeläge wieder eingebaut hast, kannst du die Bremsbeläge noch mit der Flüssigkeit im Trichter zurück an die Scheibe pumpen und das Reservoir ist optimal gefüllt. Deine Bremse sollte jetzt einen sehr guten Druckpunkt haben.

Für extrem hartnäckige Fälle

Bei manchen Rahmenkonstruktionen ist es besonders schwer die Hinterradbremse ordentlich zu entlüften, besonders wenn die Bremsleitung viele Kurven hat oder etwas sonderbar verlegt ist. Der Schlüssel für eine perfekt entlüftete Bremse liegt darin, die Leitung so gerade wie möglich und den Austrittspunkt höher als den Eintrittspunkt der Entlüftung zu legen.

Um das zu erreichen, musst du den Bremssattel vom Fahrrad losschrauben und herunterhängen lassen und das Fahrrad so positionieren dass der Bremshebel so hoch wie möglich steht. Falls möglich kannst du auch den einen oder anderen Leitungshalter öffnen, um Kurven aus der Leitung zu bekommen.

Weitere Tipps und Hinweise

• Kontrolliere die Bremsbeläge bevor du entlüftest.
• Richte den Hebel horizontal aus, so dass die Verschlussschraube auf dem Bremshebel der höchste Punkt ist.
• Entferne die Verschlussschraube am Reservoir, montiere den Entlüftungstrichter und entferne den Verschlusspin des Trichters.

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