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Die Bremsanlage von Kraftfahrzeugen

Die Bremsanlage ist einer der wichtigsten Bestandteile moderner Kraftfahrzeuge. Schließlich trägt sie maßgeblich zur Kontrolle des Fahrzeugs bei und ist nahezu permanent im Einsatz. Im Nachfolgenden erhalten Sie einen Einblick in die Funktionsweise der verschiedenen Bremssysteme und erfahren, welche cleveren Assistenzsysteme heutzutage Einfluss auf die Bremsanlage haben.

Funktionsweise von Bremsen

Wird vom Bremsen gesprochen, so handelt es sich dabei im eigentlichen Sinne um eine negative Beschleunigung – also eine Verzögerung. Und die kann nur vonstattengehen, wenn die Bewegungsenergie des Fahrzeugs umgewandelt wird und damit nicht mehr für die Fortbewegung zur Verfügung steht.

Das Prinzip moderner Bremsanlagen sieht eine Umwandlung der Bewegungsenergie in Wärmeenergie vor – und zwar durch Reibung. Diese entsteht, weil im Inneren der Bremsen die Steine oder Klötze auf sogenannte Bremsscheiben treffen. Und zwar mit einer solchen Kraft, dass das Kraftfahrzeug trotz seiner Masse ausreichend gebremst wird.

Das Prinzip der Scheibenbremse

Scheibenbremsen kommen bei nahezu allen Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Ihr Durchmesser variiert je nach Leistung und Gewicht – für den Rennsport werden neben Metallvarianten auch sogenannte Keramikbremsen verwendet.

Die Scheibenbremse ist die mittlerweile wohl am häufigsten verwendete Form der Bremse. Sie besteht aus einem feststehenden Bremssattel, den Bremssteinen sowie einer an einer Welle befestigten Bremsscheibe. Dreht sich das Rad, so dreht sich auch die Scheibe. Wird das Bremspedal betätigt, drücken die Bremssteine oder -klötze auf die Bremsscheibe und zwingen diese im Prinzip zum Stillstand. Die dabei entstehende Wärme wird durch den Fahrtfind abgeführt – außerdem weisen die meisten Bremsscheiben Löcher auf, um Kühlung gewährleisten zu können.

So funktioniert die Trommelbremse

Trommelbremsen werden heutzutage vor allem bei leistungsschwächeren Fahrzeugen verbaut – und dann zumeist auch nur auf der Hinterachse. Sie sind aufwendiger in der Wartung, allerdings weniger anfällig gegen äußere Einflüsse.

Die Trommelbremse wird nach und nach von der Scheibenbremse abgelöst, da sie als Bremsanlage vor allem in höhermotorisierten Fahrzeugen nicht ausreichend Leistung erbringen kann. Sie funktioniert insofern ähnlich der Scheibenbremse, als dass ein beweglicher Gegenstand – die Bremstrommel – durch eine verharrende Komponente – die innenliegenden Bremsbeläge – ausgebremst wird. Da dieser Vorgang in einem geschlossenen System stattfindet, sind diese Bremsanlagen eher geschützt vor Feuchtigkeit und Korrosion. Dafür gelingt jedoch auch die Wärmeabfuhr nicht so gut wie bei Scheibenbremsen.

Die Feststellbremse

Bei der Feststellbremse (als Hand- oder Fußbremse verfügbar) handelt es sich um ein von der eigentlichen Bremsanlage unabhängiges System. Sie wird verwendet, um Kraftfahrzeuge gegen Wegrollen zu sichern und kann beim Anfahren an hohen Steigungen mit manuellem Getriebe als Unterstützung beim Anfahren genutzt werden. Zumeist handelt es sich bei diesem System um eine sogenannte Seilzugbremse. Sie wirkt in der Regel direkt auf die Bremsen der hinteren Räder ein und fixiert diese, um das Wegrollen zu verhindern. Ein separates System ist nicht vorgesehen.

Heutzutage werden außerdem mehr und mehr elektronische Handbremsen, die sogenannten Parkbremsen, verbaut. Diese verfügen über eine Ansteuerung auf elektronischem Wege und benötigen keinen Seilzug mehr. Im Idealfall werden sie mit einer Berganfahrhilfe kombiniert, da das Anfahren mit gleichzeitigem Lösen der elektronischen Feststellbremse nur bedingt gelingt.

Die Motorbremse

Bei der Motorbremse handelt es sich um eine praktische Art der Verzögerung, die vor allem bei vorausschauender Fahrweise oder beim Hinabfahren von Steigungen für Kraftstoffeinsparungen und einen verminderten Bremsenverschleiß sorgen kann. Denn der eingekuppelte Motor besitzt in seiner Bewegung einen mechanischen Widerstand, der das Fahrzeug langsam ausbremst. Der Vorteil: Die (mehr oder minder leichte) Verzögerung tritt ohne das Benutzen der Betriebsbremse ein – und der Motor verbraucht in dieser Zeit keinen Kraftstoff.

Assistenzsysteme für die Bremsanlage

In der Vergangenheit wurden Bremsanlagen genauso verbaut, wie sie im eigentlichen Sinne funktionieren: Das Bremspedal wurde betätigt und die Kraft wurde eins zu eins beziehungsweise über eine Hydraulik auf die Bremsen an den Rädern übertragen. Der Nachteil bestand (und besteht heute in einigen Fällen immer noch) darin, dass das Blockieren der Räder zwangsläufig zu einem Kontrollverlust führt, weil das Fahrzeug rutscht. Im Laufe der Zeit haben sich mehr und mehr Systeme etabliert, die das Bremsen des Kraftfahrzeugs vereinfachen und auf diese Weise unzählige Unfälle verhindern konnten.

ABS – Das Antiblockiersystem

Das Antiblockiersystem (ABS) beziehungsweise der automatische Blockierverhinderer (ABV) ist heutzutage Standard in modernen Bremsanlagen. Das System verhindert das Blockieren der Räder und erhöht die Kontrolle bei Vollbremsungen dadurch immens. Da die Bremswirkung aufgrund des ausbleibenden Rutschens verbessert wird, kommen die Fahrzeuge – zumindest auf Asphalt – schneller zum Stillstand. Auf Belägen wie Schotter hingegen verlängert sich der Bremsweg.

Das Prinzip dahinter basiert auf dem sogenannten Bremsschlupf: Dieser gibt an, wie viel Strecke die Räder im Vergleich zur Straße zurücklegen. Bei einem Bremsschlupf von 25 Prozent würden die Räder beispielsweise nur 0,75 Meter zurücklegen, während ein Meter an Strecke gefahren wurde. Um hier das Maximum an Verzögerung zu erreichen, regelt das ABS bei starken Bremsungen einen Maximalwert ein. Sobald der Bremsschlupf seinem optimalen Höchstpunkt zu überschreiten droht, wird etwas Kraft abgelassen – daraus resultieren die mehr oder minder ruckartigen beziehungsweise stufenweisen Bremsvorgänge mit ABS.

Übrigens: Die Sensorik des Antiblockiersystems wird heutzutage auch von anderen Assistenzsystemen genutzt. So greifen etwa das ESP (Elektronische Stabilitätskontrolle) und die ASR (Antriebsschlupfregelung) darauf zu.

Der Bremskraftverstärker

Mithilfe des Bremskraftverstärkers kann die Kraft, die auf das Bremspedal ausgeübt wird, verstärkt auf die Bremsen übertragen werden. So muss der Fahrzeugführer nicht allzu viel Kraft aufwenden, um eine signifikante Bremsleistung zu erzielen.

Das funktioniert in modernen Pkws mithilfe von Unterdruck, der einer Membran ausgesetzt wird. Durch die wirkenden Kräfte wird der eigentliche Druck des Bremspedals auf den Bremszylinder unterstützt – der Mensch muss das Bremspedal dadurch weniger stark betätigen.

Der Bremsassistent

Als Bremsassistent wird eine erweiterte Form des Bremskraftverstärkers verstanden. Er ‚erkennt‘ auf Basis des Pedalwechsels und der aufgewendeten Bremskraft, ob eine Gefahrenbremsung bevorsteht. Lassen die Signale den Schluss zu, so wird die maximal zur Verfügung stehende Kraft des Bremskraftverstärkers hinzugenommen. Daraus resultiert eine verstärkte Bremskraft, die im Falle von Gefahrenbremsungen viel wert sein kann. Seit Ende 2009 müssen alle neu zugelassenen Kraftfahrzeuge über ein solches oder ein ähnliches Assistenzsystem für die Bremsanlage verfügen.

Notbremsassistenten

Gerade in schlecht einsehbaren Straßen der Innenstädte kann es vorkommen, dass dem Fahrer nicht genügend Zeit zur Reaktion bleibt. Schon bei einer Geschwindigkeit von nur 30 km/h werden pro Sekunde 8,33 Meter zurückgelegt – das heißt, dass in der Schreckgesunde bereits acht Meter bei gleichbleibendem Tempo gefahren werden, bis die eigentliche Bremsung beginnt.

Mithilfe von Notbremsassistenten wird diese Gefahrenquelle bis zu gewissen Geschwindigkeiten (oftmals zwischen 30 km/h und 50 km/h) vermieden. Die Radarsysteme scannen den Bereich vor dem Auto permanent. Befindet sich ein Hindernis vor dem Fahrzeug und errechnet das System (in Sekundenbruchteilen) eine bevorstehende Kollision, so bremst es vollkommen automatisch ab. Bei einigen Fahrzeugen kommt es auch zu Teilbremsungen oder zu Warnsignalen für den Fahrer.

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