Bremsflüssigkeiten

Einleitung

Der Arbeitsweise des Bremssystems liegt das Prinzip der Druckübertragung durch ein flüssiges Medium zugrunde. Das Medium heißt „hydraulische Bremsflüssigkeit“. Die Bremsflüssigkeit ist die einzige wirksame Verbindung zwischen dem Fuß auf dem Bremspedal in einem Fahrzeug und dem Bremsaggregat an jedem Rad.

Aufgaben

Die Bremsflüssigkeit übernimmt die Übertragung der in den Hauptbremszylinder eingeleiteten Kräfte auf den Radbremszylinder bzw. die Bremssättel. Die Bremsflüssigkeit ist ein wichtiges Konstruktionselement für das Kraftfahrzeug, und ihre Eigenschaften sind für die Auslegung der Bremsanlage von wesentlicher Bedeutung. Sie muss deshalb eine Vielzahl von Forderungen erfüllen, wenn sie sich in der Praxis bewähren soll.

Anforderungen

Die folgende Aufstellung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es sind diejenigen Punkte erwähnt, die dem Anwender im praktischen Betrieb als besonders wichtig auffallen.

 Siedepunkt
Der Siedepunkt sollte möglichst hoch sein, um bei den im Bremssystem auftretenden Temperaturen Dampfblasenbildung - und damit den Ausfall der Bremse - zu verhindern. Der Siedepunkt sollte über die Gebrauchsdauer der im System befindlichen Flüssigkeit möglichst konstant bleiben, d.h. durch atmosphärische Einflüsse bzw. die herrschenden Betriebsbedingungen nicht verändert werden.

 Viskosität
Die Viskosität sollte in der Kälte möglichst gering und in der Wärme möglichst hoch sein. Es ist also ein möglichst günstiges Viskositäts-Temperatur-Verhalten (hoher Viskositätsindex) gefordert.

 Korrosionsschutz
Ein guter Korrosionsschutz gegenüber den metallischen Bauteilen der Bremsanlage ist besonders wichtig, da deren Lebensdauer dadurch entscheidend beeinflusst wird.

 Schmiereigenschaften
Gute Schmiereigenschaften sind notwendig, um die im Bremssystem gegeneinander bewegten Teile - insbesondere Dichtungen - vor Verschleiß zu schützen.

 Elastomerverträglichkeit
Eine definierte Wechselwirkung mit den Elastomerteilen in der Bremsanlage ist gefordert, die unter dem Einfluss der Bremsflüssigkeit (insbesondere bei Langzeitwirkung) nur wenig quellen, unter keinen Umständen aber schrumpfen dürfen.

 Kompressibilität
Die Kompressibilität sollte gering und möglichst wenig temperatur- und druckabhängig sein.

 Oxidationsstabilität
Die Bremsflüssigkeit sollte bei allen im Bremssystem herrschenden Temperaturen und Einflüssen nicht altern, nicht verdampfen und möglichst stabil bleiben.

Aufbau

Die chemische Zusammensetzung einer Bremsflüssigkeit muss so gewählt werden, dass optimale Leistung und Sicherheit gewährleistet sind. Art und Menge der verschiedenen Komponenten bestimmen die gewünschten Eigenschaften einer Flüssigkeit.

Basisflüssigkeiten

Weltweit haben sich vier Stoffgruppen etabliert, welche zur Herstellung von Bremsflüssigkeiten herangezogen werden und in erster Linie als Schmiermittel dienen. Dazu gehören:

 Polyglykolether mit /ohne Boratester
 Mineralöle
 Siliziumester
 Silikonöle

Weitaus den größten Anteil am Weltmarkt besitzen die Bremsflüssigkeiten auf Basis von Polyglykolethern und deren Abkömmlinge, den Boratestern. Einzelne Bremssysteme verlangen immer noch Mineralöle. Die Siliziumester werden dank ihres hohen Siedepunkt vorwiegend im Rennsport eingesetzt. Die Verbreitung von Silikonölen beschränkt sich hauptsächlich auf die USA, wo diese Produkte in vielen Militärfahrzeugen eingesetzt werden.

Zur Herstellung der Polyglykolether-Bremsflüssigkeiten werden noch die folgenden drei Komponenten eingesetzt :

Lösungsmittel-Verdünner

Ein Bremssystem, welches nur Polyglykolether mit oder ohne Boratester enthielte, würde bei tiefen Temperaturen wegen der zu hohen Viskosität nicht mehr funktionieren. Deshalb ist es notwendig, das Schmiermittel mit einem niederviskosen Produkt zu verdünnen. Dieses Verdünnungsmittel muss zudem alle weiteren Komponenten auflösen, so dass bei allen Temperaturen ein Einphasensystem gegeben ist. Glykolether sind die meistverwendeten Lösungsmittelverdünner.

Modifiziermittel

Wie bereits in Kapitel 8.3 erwähnt, ist ein bestimmtes Maß an Gummiquellung notwendig. Da der Lösungsmittel-Verdünner eine ausgesprochene Neigung zur Gummiquellung besitzt, müssen Modifiziermittel beigegeben werden, um diese Erscheinung zu kontrollieren. Zu diesem Zweck werden Glykole eingesetzt. Glykole können auch als Lösungsvermittler bezeichnet werden, weil sie die Auflösung von Inhibitoren erleichtern, als Lösungsmittel für das Schmiermittel wirken und die Wasserverträglichkeit der Bremsflüssigkeit
verbessern.

Inhibitoren

In einer Bremsflüssigkeit müssen diese Inhibitoren nicht nur die Korrosion der Metalle im Bremssystem, sondern auch die Oxidation der Bremsflüssigkeit selbst verhindern. Für eine langfristig zufriedenstellende Leistung und Stabilität im hydraulischen Bremssystem sind beide Typen von Inhibitoren unerlässlich.

Spezifikationen

Zur Beschreibung der synthetischen Bremsflüssigkeiten und der Silikonöle gibt es verschiedene Spezifikationen, welche alle von der amerikanischen SAE-Norm J 1703 abgeleitet sind. Das Department of Transport (DOT) der USA hat eine Bundesnorm herausgegeben, worin die Mindestleistung von Bremsflüssigkeiten, deren Verpackung und auch die Beschriftung der Behälter vorgeschrieben sind. Diese
Bundesnorm heißt „Federal Motor Vehicle Safety Standard 116“ und erlaubt den Gebrauch der folgenden synthetischen Bremsflüssigkeiten und Silikonöle :
  • DOT 3 Basis Polyglykolether
  • DOT 4 Basis Polyglykolether / Boratester oder Siliziumester
  • DOT 5 Silikonöle
  • DOT 5.1 Basis Polyglykolether / Boratester oder Siliziumester
Sowohl die SAE-Vorschriften wie auch die verschiedenen DOT - Spezifikationen enthalten die verschiedenen Anforderungen und Prüfmethoden, welche an die Bremsflüssigkeiten gestellt werden. 

Anforderung / Spezifikation

DOT 3

DOT 4

DOT 5.1

Trocken-Siedepunkt (°C)
min. 205
min. 230
min. 260
Nass-Siedepunkt (°C)
min. 140
min. 155
min. 180
Viskosität bei -40°C (mm2/s)
max. 1500
max. 1800
max. 900
Mindestanforderungen / Spezifikationen für mineralölbasische Bremsflüssigkeiten werden von den jeweiligen Fahrzeugherstellern, z.B. Citroen, Jaguar, Rolls Royce, herausgegeben.

Praxishinweise

 Mischbarkeit
Bremsflüssigkeiten DOT 3, 4 und 5.1 sind mit jeder anderen Bremsflüssigkeit, die derselben Kategorie angehört, vollständig mischbar, weil die DOT - Normen eine Verträglichkeitsklausel enthalten. Mischt man eine Bremsflüssigkeit mit einem hohen Siedepunkt, mit einer solchen mit einem niedrigeren Siedepunkt, werden die Eigenschaften und Leistungen der qualitativ höheren Bremsflüssigkeit vermindert.

Mischungen zwischen Polyglykolether-Bremsflüssigkeiten und solchen auf Mineralölbasis oder Silikonölen sind nicht zulässig. Mineralöle und Silikonöle sind ebenfalls nicht mischbar. Auch Mischungen von mineralölbasischen Bremsflüssigkeiten verschiedener Fahrzeug-Hersteller werden nicht empfohlen.

 Farbe
Die natürliche Farbe einer Bremsflüssigkeit ist meist hellgelb bis Bernstein. Die Zugabe von Farbstoffen mit dem Zweck, die Flüssigkeit rot, grün, blau etc. zu färben, hat lediglich verkaufstechnischen Wert, hauptsächlich den, eine Marke von der anderen unterscheiden zu können. Die Farbe einer Bremsflüssigkeit gibt keinerlei Aufschluss über ihre Qualität.

 Haltbarkeit
Bremsflüssigkeiten sind in verschlossenen Originalgebinden bis zu 2 Jahre haltbar.

 Wassereinfluss, Hygroskopizität
Unter Hygroskopizität versteht man die Eigenschaft einer Flüssigkeit, die in der Umgebung enthaltene Feuchtigkeit anzuziehen. Dies führt dazu, dass sich die Bremsflüssigkeit immer weiter mit Wasser anreichert, was zu einer Erniedrigung des Siedepunkts führt. Die Erfahrung zeigt, dass der Siedepunkt nicht unter 155°C liegen sollte, um die Funktionstüchtigkeit der Bremsflüssigkeit zu gefährden. Durch Verwendung qualitativ besserer Bremsflüssigkeiten, wie z.B. einer DOT 5.1, wird diese Gefahr erheblich vermindert. 
Die Grafik zeigt den Siedepunkt in Abhängigkeit vom Wassergehalt.