Alternative Bremssysteme

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Scheibenbremse und Trommelbremse sind als Begriffe weithin bekannt. Die meisten Autofahrer wissen sogar mehr oder minder genau, wie diese Bremsen aufgebaut sind, wie sie funktionieren und wo ihre bauartspezifischen Vorteile liegen. Schon weniger geläufig sind dann bremsentechnische Feinheiten, so beispielsweise die Nachteile eines Festsattels gegenüber einem Schwimmrahmensattel. Nahezu nebulös wird es dann, wenn der durchschnittliche Autofahrer Begriffen wie Lüftspiel, Doppel-Duplex-Trommelbremse oder Lamellenbremse gegenüber steht. Und was ist eigentlich eine Magnetpulverbremse?

Zugegeben, die oben aufgeführten Verzögerungssysteme Lamellenbremse und Magnetpulverbremse sind in Zusammenhang mit Automobilen ungewöhnlich – trotzdem besitzen sie ganz spezifische Eigenschaften, die sie für den Einsatz im Kfz tauglich machen könnten. In diesem Beitrag soll nun ein Blick auf diese Eigenheiten geworfen werden, um vor allem technikinteressierten Laien zu einem näheren Verständnis zu verhelfen. Wie bei den anderen Beiträgen von AT-RS wird aus diesem Grund ganz bewusst auf fachchinesische Ingenieursbegriffe verzichtet.

 

Lamellenbremse

Eines zur Erklärung vorneweg: Lamellenbremsen werden auch als Vollscheibenbremsen bezeichnet, weil die gesamte Fläche der Bremsscheibe zum Verzögern benutzt wird. Lamellenbremsen lassen sich sowohl als Betriebsbremse einsetzen, darüber hinaus ebenso als Hilfsbremse oder sogar als Feststellbremse. Häufig laufen diese Lamellenbremsen komplett im Ölbad, weshalb sie auch „Nasse Vollscheibenbremsen“ genannt werden.

Zum Einsatz kommen Lamellenbremsen vor allem dort, wo hohe Ansprüche, überdurchschnittliches Fahrzeuggewicht und aggressive Umweltbedingungen zusammentreffen – so beispielsweise in der Land- und Forstwirtschaft. Hier werden Traktoren, Mähdrescher, Forstmaschinen und Baumaschinen mit gekapselten, im Ölbad laufenden Lamellenbremsen ausgerüstet. Doch auch bei Panzern und Gabelstaplern wird auf diese Verzögerungstechnik zurückgegriffen. Die Funktionsweise ist dabei simpel und technisch ganz ähnlich wie bei einer Lamellenkupplung, wie sie in den meisten Motorrädern verbaut wird. Technisch konkreter: Mehrere im Ölbad laufende Innen- und Außenlamellen werden axial gegeneinander gepresst, wodurch Reibung entsteht.

Lamellenbremse
Lamellenbremse
Bildquelle: Knott

Die Vorteile dieses Arbeitsprinzips liegen auf der Hand: Lamellenbremsen unterliegen nur einem sehr geringen Verschleiß und sind nahezu wartungsfrei, womit sie nicht nur sehr betriebssicher sind, sondern auch sehr langlebig und zuverlässig. Gleichzeitig bauen sie sehr kompakt, sind gut zu dosieren und arbeiten auch unter hoher Belastung ohne Fading. Lästige Geräusch- und Bremsstaubentwicklung sind der Lamellenbremse fremd. Ausgelegt wird die Lamellenbremse in der Regel auf die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs.

Je nach Ausführung und Anzahl der Lamellen sowie der Geometrie der Reibflächen decken Vollscheibenbremsen ein weites Leistungsspektrum ab. Zur Variabilität einer solchen Lamellenbremse schreibt der renommierte deutsche Hersteller KNOTT: „Außerdem sind unterschiedliche Reibbelagqualitäten, Anzahl der Belagscheiben sowie Rampen- und Keilwinkel anpassbar, wodurch Bremsverhalten und Bremskomfort mit dem jeweiligen Fahrzeug abgestimmt werden können.“

Spätestens an dieser Stelle kommt die Frage auf, warum eine solche „Wunderbremse“ nicht im Automobil verbaut wird. Hierfür gibt es handfeste technische Gründe: Lamellenbremsen können nur bei langsam laufenden Fahrzeugen mit einer Höchstgeschwindigkeit bis ca. 60 km/h eingesetzt werden, weil mit zunehmender Raddrehzahl der Widerstand des Ölbads stark ansteigt und damit der Wirkungsgrad des Antriebs überproportional sinkt. Zudem sind Lamellenbremsen in der Produktion sehr viel teurer und insgesamt deutlich schwerer als herkömmliche Scheibenbremsen.

 

Magnetpulverbremse

Auch Magnetpulverbremsen sind technisch gesehen beileibe keine Neuigkeit, sondern ein seit vielen Jahren bewährtes Element modernen Maschinenbaus. Aufgrund dessen gab es vor einigen Jahren bereits Überlegungen, diese bewährte Technologie als Betriebsbremse in Automobile zu integrieren. Der technische Aufbau ist simpel, denn die elektromagnetische Pulverbremse besteht aus lediglich drei Grundkomponenten: Außenliegend beherbergt ein fest stehender Stator eine elektrische Spule, die mit Strom beaufschlagt wird. Innerhalb des Stators dreht sich ein auf der Antriebsachse sitzender Rotor. Zwischen Stator und Rotor befindet sich ein spaltförmiger Zwischenraum, der mit Metallpulver gefüllt ist.

Das Funktionsprinzip wird vom italienischen Hersteller RE, der unter dem Markennamen ELEFLEX Magnetpulverbremsen produziert, wie folgt zusammengefasst: „Wird der Bremse Strom zugeführt, beginnt das Magnetfeld im Inneren der Spule im Verhältnis zur Stromstärke zu variieren. Diese Variationen im Magnetfeld beeinflussen schließlich die Viskosität des magnetischen Pulvers, das sich zwischen dem Rotor und dem Stator befindet. Wird elektrischer Strom an die Spule angelegt, werden die Pulver-Partikel entlang der magnetischen Kraftlinien des Feldes ausgerichtet, wodurch Rotor und Stator aneinander gebunden werden. Es entsteht Reibung und die Bremswirkung tritt ein.“

Magnetpulverbremse
Magnetpulverbremse
Quelle. RE ELEFLEX

Dabei gilt: Je stärker der Stromfluss zur Spule, desto stärker ist die Bremswirkung am Rotor. Sobald der Stromfluss unterbrochen wird, löst sich das magnetisch miteinander verbundene Pulver vom Rotor und wird aufgrund der Zentrifugalkraft an die Wände des Stators geschleudert. Damit dreht sich der innenliegende Rotor wieder frei.

Auch die Magnetpulverbremse verfügt über ein ganzes Bündel von Vorteilen. So arbeitet sie mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit, gleichzeitig ist sie gut dosierbar. Der Verzögerungsvorgang geschieht dabei lautlos und ohne Vibrationen. Gleichzeitig nimmt sie nur geringen Bauraum in Anspruch. Da es keine verschleißenden Komponenten gibt, entstehen keinerlei Schadstoffe oder Bremsstäube. Die Magnetpulverbremse arbeitet zudem völlig wartungsfrei.

Angesichts der vielen Vorteile stellt sich auch hier wieder die Frage: Warum findet sich keine Magnetpulverbremse im Automobil? Die Antwort ist einfach: Der Einsatz im Kfz scheitert schlichtweg am 12-V-Bordnetz, das für die erhebliche Stromversorgung von Magnetpulverbremsen an vier Rädern nicht geeignet ist.

 

Fazit

Sowohl Lamellenbremsen als auch Magnetpulverbremsen sind bewährte, hochentwickelte Verzögerungs-vorrichtungen, die durch ihre technischen Vorzüge seit vielen Jahren in zahlreichen Fahrzeugen und industriellen Maschinen eingesetzt werden. Leider sind beide Systeme nach dem heutigen Stand der Technik nicht für den Einsatz im Kfz geeignet. Doch die Technik ist beständig im Wandel, dies nicht zuletzt durch neue, vor der Tür stehende Antriebstechnologien.

Dass letztendlich das Bremsen eines Rades auch rein über Rekuperation erfolgen kann und wohl in nächster Zukunft auch erfolgen wird, wurde bereits in einem unserer letzen Beiträge beschrieben. Bis es soweit ist und Bremsscheiben und Bremsbeläge überflüssig werden, freuen wir uns bei AT-RS, Sie und Ihr Fahrzeug weiter wie bisher bei uns betreuen zu dürfen.

 

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