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Bremsanlage
Kurz gesagt ist die Bremsanalage mit ihren Einheiten zum Verzögern,
also zum Abbremsen bis zum Stillstand und sichern gegen Wegrollen da.
Es wird, beim Bremsen, die vom Motor über den Antriebsstrang erzeugte
und weitergegebene Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt. Und
durch das Ergebnis der Energieumwandlung durch Reibung verliert das
Fahrzeug an Geschwindigkeit.
Welche Bremsanlagen werden unterschieden?
Betriebsbremsanlage (BBA),
Hilfsbremsanlage (HBA),
Feststellbremsanlage (FBA) und
die Dauerbremsanlage (DBA).
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Zusätzlich, zu diesen hydraulisch-mechanischen Systemen, kommen noch elektronische Komponenten hinzu, welche vorwiegend ständige
Kontrollaufgaben ausführen und ggf. den Fahrer in bestimmten Situationen unterstützten. Hierzu gehören einerseits das Antiblockiersystem (ABS)
und andererseits die Fahrdynamikregelung (FDR) und / oder das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP).
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Die Betriebsbremsanlage (BBA)
In einem einwandfrei funktionierenden Zustand verringert die BBA die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Und sorgt für einen Stillstand des Fahrzeugs.
Die BBA wird stufenlos mit dem Fuß des Fahrers gesteuert, auch als sogenannte Fußbremse benannt, dabei ist die Wirkung auf allen 4 Rädern
vorhanden.
Beim Bremsen sollte die Kraftverteilung so sein, dass die Spur beibehalten bleibt und es nicht zu einem Schlingern des Fahrzeugs kommt.
Tritt der Fahrer auf das Bremspedal wird die Kraft übertragen und verstärkt. Hierbei helfen der Bremskraftverstärker und eine ggf. vorhandene
Mechanik bereits ab dem Bremspedal.
Nach Verstärkung der Bremskraft des Fahrzeugführers wird im Hauptbremszylinder durch eine Kolbenkraft, auf mechanischem Wege, ein
hydraulischer Druck erzeugt. Der dann über die Bremsleitungen und Bremsschläuche an die Bremssättel übertragen wird.
Je nach dem wie die Bremssituation ist, ob es eine Notbremsung ist beispielsweise, wird der Druck der Bremsflüssigkeit in den Leitungen und
Schläuchen über das vorhandene ABS (Anti-Blockier-System) in den einzelnen Bremskreisen geregelt. So wird verhindert das einzelnen Räder
vollständig blockieren.
Die Bremssättel beinhalten Kolben, mittels ihrer Hilfe wird aus der hydraulischen Kraft wieder eine auf den Bremsbelag wirkende mechanische Kraft.
Der Bremsbelag bzw. die Bremsbeläge sorgen in der Folge für eine Reibungsenergie, bei der hohe Hitze auftritt, an den Bremsscheiben.
Letztendlich ist die Umwandlung von Bewegungsenergie in den Zustand der Hitzeenergie durch Reibung der Zeitpunkt bei dem die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs, unter funktionsfähigen Umständen, beginnt zu sinken. Der PKW wird somit langsamer bis hin zum Stillstand.
Sollten Störungen an der BBA auftreten so kann die Hilfsbremsanlage die Aufgaben der Betriebsbremsanlage, oft nur mit verminderter Wirkung,
übernehmen.
Die Hilfsbremsanlage (HBA)
Sollten Störungen an der BBA auftreten so kann die Hilfsbremsanlage die Aufgaben der Betriebsbremsanlage, oft nur mit verminderter Wirkung,
übernehmen. Das liegt oft daran das die HBA kein unabhängiger dritter Bremskreis ist. Da die Betriebsbremsanlage aus mindestens zwei unabhängig
voneinander arbeitenden Bremskreisen arbeitet, wird als Hilfsbremsanlage der bei einer Störung von einem der beiden Bremskreise immer noch
intakte zweite Bremskreis verwendet.
Es gibt 5 unterschiedlich Bauweisen bzw. Systeme der Zwei-Kreis-Bremsanlage:
1.
TT-Aufteilung (auch Schwarz-Weiß-Aufteilung genannt)
Hier wird für jede Achse (Vorder- / Hinterachse) jeweils ein Bremskreis verwendet. Kommt es zu einem Ausfall eines Bremskreises so stehen
die beiden Bremsen aus dem jeweils anderen Bremskreis noch zur Verfügung. Kommt es bei dem Bremskreis der für die Vorderachse
zuständig ist zu einem Ausfall, wird es sehr wahrscheinlich zu einer merklichen Verlängerung des Bremsweges kommen. Da die
Bremskraftverteilung in der Regel auf der Vorderachse größer ist als auf der Hinterachse.
In Kurven besteht zwar die Gefahr des Ausbrechens, allerdings entsteht bei Bremsungen kein Giermoment um die Fahrzeughochachse. Es
muss also nicht zwingend ein negativer Lenkrollradius verwendet werden. Bei der Formel 1 beispielsweise ist die Verwendung der TT-
Aufteilung eine Pflicht eingesetzt zu werden, ansonsten erlischt die Starterlaubnis des Formel 1 Fahrzeugs.
2.
K-Aufteilung oder X-Aufteilung (Diagonal-Zweikreisbremse)
Hier wirkt die Bremskraft jeweils auf eines der beiden Vorderräder und auf das gegenüberliegende hintere Rad. Fällt ein Bremskreislauf aus
entsteht ein Giermoment, weshalb es unausweichlich ist einen negativen Lenkrollradius zu gewährleisten. Um somit eine ausreichende
Fahrstabilität des Fahrzeugs aufrecht zu erhalten.
Nachteil ist, dass es bei einer zu hohen thermischen Belastung (hohe Hitzeentwicklung) zu einem Komplettausfall beider Bremskreise kommen
kann. Ansonsten handelt sich bei der X-Aufteilung, neben der TT-Aufteilung, um die heut zu Tage am häufigsten verwendete
Betriebsbremsanlage.
3.
LL-Aufteilung
Die Wirkung bei der LL-Aufteilung liegt in seiner Besonderheit das jeder der beiden Bremskreise sowohl auf das linke als auch auf das rechte
Vorderrad wirkt. Dabei jedoch lediglich auf einer Seite der Hinterachse. Die Wirkungsweise ist sinnbildlich also in einem Dreieck vorhanden.
Die Verwendung ist selten in heutigen Kraftfahrzeugen. Zukünftige Verwendung ausgeschlossen.
4.
HT-Aufteilung / HI-Aufteilung
Die Wirkung hier bezieht sich darauf, dass der eine Bremskreis sowohl auf die Vorderachse und die Hinterachse wirkt. Der zweite Bremskreis
nur auf die Vorderachse. Auch hier ist die Verwendung selten eingesetzt. Zukünftige Verwendung auch ausgeschlossen.
5.
HH-Aufteilung
Jeder der beiden Bremskreise wirkt sowohl auf beide Vorderräder als auch auf beide Hinterräder. Dabei haben die Bremssättel in der
Minimalausführung jeweils doppelte Bremszylinder, die unabhängig voneinander von jedem der beiden Bremskreise angesteuert werden.
Beim Ausfall eines Bremskreises steht somit trotzdem die volle Bremsleistung auf allen 4 Rädern zur Verfügung. Hier ist die Verwendung, im
üblichen Personenverkehr eher selten eingesetzt, wohl aber in hochklassigen Sportwagen wieder zu finden. Was daran liegt, dass zum einen
die Produktionskosten um ein Vielfaches erhöht sind, zum anderen die Wartung der Bremsanlage aufgrund komplexer Bauweise erheblich
teurer ist.
Die Feststellbremsanlage (FBA)
Je nach dem welche Bauart verwendet wird unterscheidet man bei der FBA zwischen mechanischen und elektro-mechanischen Systemen. Dabei
entsteht die Wirkung über Handbetätigung, Fußbetätigung oder mittels Elektromotoren auf Trommelbremse oder Scheibenbremse an der
Hinterachse.
Beispielsweise erfolgt beim kombinierten Faustsattel der Hinterachse, die Betätigung der BBA hydraulisch und die Feststellbremse wird mechanisch
über einen Bowdenzug (Stahlseilzug) betätigt. Wichtiger Hinweis für Werkstattarbeiten ist hier, dass beim Wechseln der Beläge der Bremskolben
zwingend durch ein Spezialwerkzeug zurückgedreht werden muss. Ein Gebrauch von Kolbenrücksetzzangen, wie sie bei anderen Systemen verwendet
wird, führt zur Zerstörung der Nachstellvorrichtung und ist deshalb strikt verboten.
Elektro-mechanische Parkbremse (EPB)
Bei diesem System der EPB wird die Feststellbremse elektrisch betätigt. Es werden Faustsattelfeststellbremsen mit angeflanschten Elektromotoren
und elektro-mechanisch betätigte Aktoren unterschieden. Die angewandte mechanische Betätigung der Feststellbremse wird durch einen Schalter
ersetzt, wobei man zwischen einer Elektro-mechanischen-Feststellbremse und einem Elektro-mechanischem Aktor unterscheidet.
Die Dauerbremsanlage (DBA)
Dauerbremsanlagen wirken grundsätzlich solange das Fahrzeug rollt und sind zum Abbremsen auf langen Gefällestrecken. Diese Bremsen als DBA
sind verschleißfrei arbeitende Bremsen.
Durch den Einsatz von DBA werden die Betriebsbremsen entlastet, zusätzlich dazu wird die BBA vor Überhitzung geschützt was wiederum die Gefahr
von Fading verringert.
Bei der DBA kommen folgende drei Bauformen zum Einsatz:
Motorbremsen als Auspuffklappenbremsen oder Dekompressionsbremsen
Strömungsbremsen die mit Öl oder Waser betrieben werden. Hier unterscheiden wir zwischen Retarder, Intarder und Pritarder, Aquatarder.
Wirbelstrombremsen als elektro-dynamische Retarder.
Das Antiblockiersystem (ABS)
Durch ein ABS wird der Schlupf der Räder gemessen. Das geschieht selbstständig und während des Bremsens. Gleichzeitig wird der Bremsdruck
geregelt und es ist gewährleistet das ein Blockieren der Räder verhindert wird. Anti-Blockier-Systeme (ABS) oder auch als Automatische-Blockier-
Verhinderer (ABV) bezeichnet, finden Verwendung in hydraulischen Bremsanlagen, auch in Druckluftbremsanlagen, zur Bremskraftregelung.
Die entsprechende Haftfähigkeit eines Rades auf der Fahrbahn wird durch ein ABS so geregelt, dass ein Blockieren verhindert wird. Denn
ausschließlich rollende Räder sind noch lenkbar und können somit Seitenführungskräfte übertragen und das Fahrzeug noch stabilisieren.
Ein ABS besteht aus den Komponenten:
Radsensoren mit Impulsgebern
Elektronisches Steuergerät
Warnlampe und Diagnosestecker
Hydroaggregaten mit Magnetventilen
Die Fahrdynamikregelung (FDR-System) und / oder das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP-System)
Bei einem FDR, auch als ESP bezeichnet, werden gezielt einzelne Räder abgebremst und ggf. durch einen Lenkeingriff eine Stabilisierung des
Fahrzeugs in Querrichtung und Längsrichtung geschaffen. Die sonst ggf. auftretenden instabilen Fahrzustände werden somit vermieden und die
aktive Sicherheit deutlich erhöht.
Automobilhersteller verwenden oft ihre eigenen Abkürzungen, wie beispielsweise DSC, VSC, VDC, PSM und ESC.
Das Grundprinzip wurde oben bereits erläutert. Der Aufbau eins FDR-Systems ist eine Erweiterung des ABS-Systems. Dabei werden neben den bereits
vorhandenen Drehzahlsensoren des ABS noch folgende eingesetzt um eine Steuerung und Ausgabe an Informationen solide zu verarbeiten:
•
Entsprechend angeordnete Lenkwinkelsensoren, wobei der Lenkwinkelsensor zur Bestimmung der vom Fahrer gewünschten Fahrtsichtung
eingesetzt wird. Er kann also den Fahrwinkel den der Fahrer mit dem Lenkrad bestimmt erkennen und an das jeweilige Steuergerät als
Eingabesignal weiterleiten.
•
Sensoren für die Erfassung der Langs- und Querbeschleunigung erfassen die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs.
•
Der Gierratensensor ist für die Erfassung der Bewegungsrichtung um die Hochachse des Fahrzeugs notwendig. Zum Beispiel um zu erkennen,
wenn das Fahrzeug zu schleudern beginnt.
•
Last but not least ein Taster im Fahrzeug, der zur vollständigen oder teilweisen Deaktivierung der FDR mit verbaut wird.
Fahrdynamikregelsysteme werden unterschieden in Systeme mit Bremseneingriff (ESP I), sowie mit Bremseneingriff und Lenkeingriff (ESP II oder ESP
Plus).
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