Bremszylinder: Funktion, Bauarten und wann er ersetzt werden muss

Ein Bremszylinder ist das runde, druckluftbetätigte Bauteil, das an jedem gebremsten Rad an der Achse verschraubt ist. Seine Aufgabe ist einfach, aber entscheidend: Er nimmt Druckluft aus dem Druckluftbremssystem des Lkw auf und wandelt diesen pneumatischen Druck in einen geradlinigen mechanischen Schub um. Dieser Schub wird über eine Stange an den Gestängesteller weitergegeben, der die Bremswelle (Nockenwelle) dreht (oder einen Scheibenbremssattel betätigt) und die Bremse anlegt. Beim Betätigen des Bremsventils füllt sich der Zylinder mit Luft; beim Lösen drückt eine Rückstellfeder Membran und Stange wieder zurück in die Ausgangslage.

Da schwere Lkw mit Druckluft statt der Hydraulikflüssigkeit von Pkw arbeiten, ist der Bremszylinder der "Muskel", der die Druckluftbremsung an jedem Rad des Fahrzeugs überhaupt erst möglich macht. Das Verständnis der beiden Seiten eines Zylinders, der gängigen Bauarten und typischer Ausfälle ist Grundlagenwissen für jeden Techniker, der sich mit der Funktionsweise von Druckluftbremssystemen befasst.

Wie ein Bremszylinder funktioniert

Im Inneren eines Betriebsbremszylinders befinden sich eine flexible Gummi-Membran, eine Schubstange und eine Rückstellfeder. Beim Bremsen strömt Luft vom Bremsventil in den Zylinder, hinter die Membran. Der auf die Membranfläche wirkende Luftdruck erzeugt Kraft — mehr Druck und mehr Membranfläche bedeuten beide mehr Schub. Diese Kraft treibt die Schubstange nach außen, die Stange bewegt den Arm des Gestängestellers, und der Gestängesteller dreht die S-Nockenwelle, wodurch die Bremsbacken gegen die Trommel gespreizt werden.

Zwei Faktoren bestimmen, wie stark die Bremse anlegt: der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck und die wirksame Membranfläche (das ist die Zahl in der Zylindergröße). Löst der Fahrer das Pedal, entweicht die Bremsluft, und die interne Rückstellfeder zieht die Stange zurück, sodass sich die Backen von der Trommel lösen.

Zylindergröße und was die Zahl bedeutet

Zylinder werden nach ihrer wirksamen Membranfläche in Quadratzoll eingestuft, und diese Kennzahl steckt in der "Typ"-Bezeichnung. Ein "Typ 30" (T30) hat eine wirksame Fläche von rund 30 Quadratzoll. Größere Zahlen bedeuten mehr Ausgangskraft bei gleichem Luftdruck, weshalb Achsposition und Bremsauslegung die Größe vorgeben. Unterschiedliche Zylindergrößen an einer Achse zu mischen bringt die Bremsbalance durcheinander — beim Austausch daher immer die auf dem Gehäuse gestempelte Größe verwenden.

Betriebsbremszylinder vs. Federspeicherzylinder

Es gibt zwei grundlegende Bremszylinder-Familien, und zu wissen, welche man vor sich hat, verändert die Wartungsweise erheblich.

Betriebsbremszylinder (Einkammer)

Ein einfacher Betriebsbremszylinder — oft ein Klemmring-T30 — besitzt eine Membran und eine Aufgabe: die Bremse mit Luft anzulegen, wenn der Fahrer das Pedal drückt. Diese finden sich meist an Lenkachsen, die normalerweise keine Feststell- oder Federspeicherbremse tragen. Das Gehäuse wird von einem Stahlklemmring um die Mitte zusammengehalten, daher die Bezeichnung "Klemmringtyp". Wird die Luft abgelassen, zieht die Rückstellfeder die Stange zurück, und die Bremse löst vollständig.

Federspeicherzylinder (T30/30)

Ein Federspeicherzylinder wie ein T30/30 besteht eigentlich aus zwei Rücken an Rücken montierten Kammern. Der vordere "Betriebs"-Teil arbeitet beim normalen Fahren genau wie ein einfacher Zylinder. Der hintere "Feder"- oder "Notbrems"-Teil enthält eine große, stark vorgespannte Speicherfeder. Im Normalbetrieb hält Systemluft in dieser Federkammer die Speicherfeder zusammengedrückt und aus dem Weg. Wird die Feststellbremse betätigt — oder fällt der Luftdruck gefährlich ab —, entweicht diese Halteluft, die Speicherfeder dehnt sich aus und drückt die Stange mechanisch nach außen, um die Bremse anzulegen.

Diese Fail-Safe-Konstruktion ist der Grund, warum ein Lkw mit gravierendem Luftverlust von selbst bremst: Federspeicherbremsen beginnen typischerweise bei etwa 20 bis 45 psi anzulegen, sobald die Speicherfeder den nachlassenden Luftdruck überwindet. Deshalb darf an einem Federspeicherzylinder auch niemals gearbeitet werden, ohne ihn vorher zu entspannen. Zu den Druckschwellen, die dieses Verhalten steuern, siehe was passiert, wenn das System Luftdruck verliert.

Symptome eines defekten Bremszylinders

Bremszylinder sind einer brutalen Umgebung ausgesetzt — Fahrbahnspritzwasser, Salz, Hitze und ständige Flexbewegung. Achten Sie auf diese Warnzeichen:

• Hörbares Luftleck am Rad: Ein stetiges Zischen aus einem Zylinder, besonders beim Bremsen, deutet meist auf eine gerissene oder rissige Membran hin.
• Langsames Anlegen oder Lösen der Bremse: Eine schwache Rückstellfeder oder eine undichte Membran kann eine Bremse schleifen oder verzögert reagieren lassen.
• Zu großer Schubstangenhub: Läuft die Stange weiter als das Verstellmaß erlaubt, kann der Zylinder schwach sein — häufiger ist jedoch ein falsch eingestellter Gestängesteller oder verschlissener Belag die Ursache.
• Korrodierter oder verformter Klemmring / Gehäuse: Rostgeschwollene Klemmringe und rissige druckfreie Gehäuse sind häufige Beanstandungen bei der Hauptuntersuchung.
• Gebrochene Speicherfeder: Eine gebrochene Feder kann im Zylinder klappern, dazu führen, dass die Feststellbremse nicht mehr hält, oder in manchen Fällen den Betriebshub blockieren.
• Bremse löst nicht: Bleibt eine Federspeicherbremse angelegt, erhält die Federseite keine Halteluft, oder die Speicherfeder ist defekt.

Ein undichter Zylinder kann andere Fehler vortäuschen, prüfen Sie daher die Quelle. Bleibt der Druckabfall im gesamten Lkw bestehen und lässt sich nicht auf ein einzelnes Rad eingrenzen, liegt das Leck möglicherweise weiter vorn an einem Ventil, einer Leitung oder im Kompressorkreis statt am Zylinder — verfolgen Sie es bis zum Rad zurück, bevor Sie Teile austauschen.

Federspeicherzylinder entspannen (Sicherheit zuerst)

Die wichtigste Regel bei jedem Federspeicherzylinder: Die Speicherfeder speichert genug Energie, um ernsthafte Verletzungen oder den Tod zu verursachen. Bevor Sie den Klemmring lösen oder einen Federspeicherzylinder ausbauen, müssen Sie die Feder durch Entspannen unschädlich machen.

1. Räder unterlegen und sicherstellen, dass das Fahrzeug nicht wegrollen kann.
2. Die Löseschraube (meist an der Seite des Zylinders verstaut) suchen und in die mittige Bohrung des druckfreien (Feder-)Deckels einführen.
3. Die Löseschraube so ansetzen, dass sie in die interne Entspannplatte eingreift, und drehen, um die Speicherfeder zurückzuziehen und in zusammengedrückter Position zu halten.
4. Vor jeder Berührung des Klemmrings sicherstellen, dass die Feder vollständig entspannt ist (die Stange zieht sich zurück und die Bremse löst).

Viele Federspeicherzylinder werden als versiegelte, nicht wartbare Einheiten verkauft, gerade weil die interne Feder so gefährlich ist. Ist ein Federabschnitt gerissen oder der Klemmring korrodiert, ist die richtige Lösung fast immer der komplette Zylindertausch, nicht das Öffnen.

Grundlagen des Austauschs

Der Austausch eines Bremszylinders ist unkompliziert, sobald er entspannt und drucklos ist, doch einige Punkte sorgen für Sicherheit und Korrektheit. Luftsystem entlüften oder Feder entspannen, dann Luftleitung(en) und die Schubstangen-Gabel vom Gestängesteller trennen. Merken Sie sich die Einbaulage des Zylinders (Ausrichtung der Luftanschlüsse) und das Lochbild der Befestigungsbolzen, damit der neue Zylinder ohne Verkantungen an Halterung und Schläuchen passt. Nach dem Einbau immer die Schubstangenlänge einstellen und die Gestängestellereinstellung erneut prüfen, dann die Bremse mehrfach betätigen und lösen, um freien Hub, vollständiges Lösen und eine dichte Betätigung zu bestätigen.

Da der Zylinder nur ein Glied in der Betätigungskette ist, prüfen Sie dabei auch die Nachbarbauteile. Ein verschlissener Gestängesteller, eine festsitzende Nockenwelle oder eine müde Rückstellfeder machen den Nutzen eines neuen Zylinders zunichte. Verwenden Sie Betätigungs- und Pneumatikteile in OE-Qualität aus einem hochwertigen Sortiment für Druckluftbremssystemteile, damit Hub, Kraft und Haltbarkeit zur Auslegung der Achse passen. Bremszylinder sind vergleichsweise günstig und sicherheitsrelevant — bei einem Ausfall daher ersetzen statt notdürftig reparieren.