Fahrzeugstabilität beim Bremsen

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Bei der Bremsanlage überlässt der Gesetzgeber nichts dem Zufall. Die Grundlagen für in Deutschland zulassungsfähige Bremsen sind beispielsweise im § 41 der StVZO (Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung) niedergelegt, innerhalb Europas gilt die Richtlinie 71/320. Daneben existiert eine Vielzahl ergänzender Regelungen.

 

Sicher Bremsen

Doch längst geht es in der Automobiltechnik nicht mehr darum, einfach ein Fahrzeug zu verzögern, sondern vielmehr rückt ein fahrstabiles, sicheres Bremsen immer stärker in den Mittelpunkt der Bemühungen der Ingenieure. Die Grundlage für stabilisierende Systeme wurde bereits in den siebziger Jahren gelegt, aber erst der Fortschritt in der Entwicklung elektronischer Komponenten seit den achtziger Jahren machte die konsequente Integration von Sicherheitstechnik in Fahrzeugen unterhalb der Oberklasse möglich.

Bereits in den 70er Jahren zeigten ABS Versuchsfahrzeuge das Potenzial an zusätzlicher Sicherheit. Foto: Bosch
Foto: Bosch

Der zentrale Aspekt für sicheres Bremsen ist die Richtungsstabilität, die durch mehrere, zum Teil ganz unterschiedliche konstruktive Lösungen sichergestellt wird. An dieser Stelle muss die Grundlagenarbeit des deutschen Ingenieurs Fritz Ostwald erwähnt werden. Fritz Ostwald entwickelte in den sechziger Jahren ein Fahrwerk mit sogenanntem negativen Lenkrollhalbmesser, das ein selbständiges Gegenlenken des Fahrzeuges und eine automatische Kursstabilisierung (beispielsweise bei einseitigem Bremsversagen) bewirkte.

 

Elektronik hält Einzug: ABS und ESP

Einen großer Sprung vorwärts gelang mit der Integration des Antiblockiersystems (ABS) in immer mehr Fahrzeuge. ABS vermeidet das Blockieren der Räder beim starken Bremsen, da bei einem Rutschen der blockierten Räder das Fahrzeug nicht mehr lenkbar ist. Auch beim Bremsen auf links und rechts unterschiedlichem Untergrund sorgt das ABS für eine richtungsstabile Verzögerung. Moderne Ausführungen des ABS sind mit einer automatischen Bremskraftverteilung versehen, die für eine angepasste Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse sorgt und so den früher eingebauten, mechanischen Bremskraftregler ersetzt.

Seit dem Jahr 1995 wird das ABS durch die Fahrdynamikregelung ESC bzw. ESP ergänzt, das ein Schleudern des Automobils verhindern soll. ESP misst permanent den Lenkwinkel, die Raddrehzahl an den vier Rädern, darüber hinaus die Bewegung des Fahrzeugs um die Hochachse. Beginnt das Auto in einer Kurve, beim Verzögern oder beim Ausweichen zu Schleudern, bremst das ESC einzelne Räder kurzzeitig ab. Durch die gezielt an den einzelnen Rädern vorgenommenen Bremseingriffe wird das ausbrechende Fahrzeug innerhalb von Millisekunden um die Hochachse stabilisiert. Mit dieser Fahrdynamikregelung lässt sich sowohl Unter- als auch Übersteuern korrigieren.

Gleichzeitig bilden die Komponenten von ABS und ESC die Basis für weitere Zusatzfunktionen, die sich auf die Fahrzeugstabilität positiv auswirken. Die wichtigsten Mehrwertfunktionen sind folgend aufgeführt:

  • Elektronischer Bremsassistent (EBA): Erkennt anhand der Geschwindigkeit, mit der das Bremspedal niedergetreten wird, ob eine Gefahrenbremsung vorliegt. Im Fall einer Gefahrenbremsung verstärkt der Elektronische Bremsassistent automatisch die Bremskraft.
  • Unterstützung der Aktivlenkung: ESC unterstützt aktive Lenksysteme (Überlagerungslenkungen) hinsichtlich Schleudersicherheit sowie Fahr- und Lenkdynamik. Diese Mehrwertfunktion des ESC erfordert jedoch zusätzliche konstruktive Voraussetzungen im Lenksystem des Fahrzeugs.
  • Antriebsschlupfregelung (ASR): Die Antischlupfregelung (Traktionsregelung) sorgt bei wenig haftfähigem Untergrund wie Matsch, Schnee, Eis, Kies oder Split durch gezielten Brems- oder/und Motormanagementeingriff dafür, dass die Räder beim Beschleunigen nicht durchdrehen.
  • TSA (Trailer Stability Assist): Die TSA verhindert das Aufschaukeln bzw. Schleudern eines anhängenden Wohnwagens oder Anhängers durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder des Zugwagens. Dabei erkennt TSA die beginnende Pendelschwingung des anhängenden Fahrzeugs und baut sie gezielt durch radindividuelle, wechselseitige Bremseingriffe an der Vorderachse ab.
  • Berganfahr-Assistent (Hill Start Assist): Die Berganfahrhilfe hält beim Anfahren an Steigungen die Bremse, um ein Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern. Nach geglücktem Anfahrvorgang löst sich die Bremse automatisch.
  • Bergabfahr-Assistent: (Hill Descent Control): Die vor allem für Geländefahrzeuge entwickelte Bergabfahrhilfe sorgt durch die Abregelung der Motordrehzahl sowie durch koordinierte Bremseneingriffe für ein spurstabiles Befahren von extremen Gefällen. Dabei wird die Fahrzeuggeschwindigkeit selbsttätig konstant auf Schritttempo gehalten.
  • Beläge Trockenbremsen (Rain Brake Support): Um das Ansprechverhalten der Bremse bei Regenfahrten zu verbessern, werden die Bremsbeläge im Abstand von einigen Minuten kurz an die Bremsscheibe angelegt.
  • Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR): Die Motor-Schleppmoment-Regelung reduziert die Lastwechselreaktion beim Übergang vom Zug- in den Schubbetrieb, also beim Gaswegnehmen oder beim schnellen Zurückschalten. Um die Fahrzeugstabilität zu gewährleisten, erhöht das Motorsteuergerät dabei kurzfristig das Drehmoment.
  • Fading Kompensation (Fading-Compensation): Die Fading-Kompensation hält automatisch einen Grunddruck im Bremssystem und bewirkt so bei extrem beanspruchten und heiß gewordenen Bremsen eine unverminderte Bremswirkung bei gleichbleibendem Pedaldruck.

 

Sicherheit per Gesetz ab 2011

Wie die obenstehende Auflistung zeigt, ermöglichen ABS und ESC die umfassende Regelung einer Automobilbremse. Dabei bilden ABS und ESC die mechanische und elektronische Grundlage, auf der die aufgeführten Sicherheitssysteme – oftmals als einfache und kostengünstige Softwarelösung – aufbauen. Wie sinnvoll gerade die Fahrdynamikregelung ESC bzw. ESP in einem modernen Automobil ist, belegen die jüngsten Auswertungen von Unfallforschern.

In konkreten Zahlen ausgedrückt: Mit ESP in jedem Automobil hätten alleine in Deutschland im Jahr 2007 rund 11.000 Unfälle vermieden werden können. Aufgrund des unbestreitbaren Sicherheitsgewinns durch ESC bzw. ESP müssen ab November 2011 alle in der EU neu zugelassenen Pkw und Lkw serienmäßig mit dieser Fahrdynamikregelung ausgerüstet werden.

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