Elektrische Parkbremse mit Leichtbautrommel
Innovation beschleunigt das Revival der Trommelbremse und macht eine bewährte Technologie fit für die Zukunft
Dies ist unser Ausgangspunkt: Trommelbremsen von Continental sind ebenso bewährt wie innovativ. Simplex-Trommelbremsen zum Beispiel haben sich seit Langem als äußerst zuverlässig und wartungsarm erwiesen. Die Automobilindustrie ist im Wandel und hat einen starken Fokus auf Elektrifizierung, Emissionsreduzierung, Komfort und Sicherheit. Innovationen von Continental im Bereich der Trommelbremse haben das Potenzial diese ausgereifte Bremsenkonstruktion in modernen, hocheffizienten und sauberen Fahrzeugkonzepten nutzbar zu machen – indem sie die Trommelbremsentechnik um neue Stärken erweitern.
Ein Aspekt dabei ist die Einbindung einer hochmodernen elektrischen Parkbremse in die hydraulische Betriebsbremse. Bei der aktuellen Generation der EPB-Si (Elektrische Parkbremse für Simplex-Bremsen) wird die Parkbremse von einem kleinen Gleichstrommotor betätigt, der die Bremsbacken bewegt. Diese Konstruktion findet sich z. B. an der Hinterachse der VW ID-Plattform, z. B. bei den Modellen ID.3/.4.
+++ Hoher Komfort +++ Deutlich weniger Gewicht +++ Weniger Bremsstaubemissionen +++ |
Darum erleben Trommelbremsen derzeit ein Revival
Die Trommelbremse als solche bietet drei große Vorteile für elektrifizierte und saubere Pkw.
- Erstens ist die Häufigkeit der Betätigung der Radbremsen bei einem Elektrofahrzeug viel geringer: In der Regel erfolgen Bremsvorgänge zu mindestens 80 % dadurch, dass die E-Maschine als Generator genutzt wird. Diese Win-Win-Situation, bei der die kinetische Energie zur Stromerzeugung und zum Abbremsen des Fahrzeugs genutzt wird, kann eine Bremswirkung von bis zu 0,3 g liefern. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass die Radbremsen eines Elektrofahrzeugs nur sehr selten aktiviert werden, sofern eine energiesparende Fahrweise praktiziert wird. Die geschlossene Bauweise der Trommel verhindert Korrosion auf der Oberfläche des Grauguss-Reibrings der Bremse. Somit bieten die Bremsen zuverlässig gleichbleibende Leistung, auch wenn sie längere Zeit inaktiv sind. Diese ausgereifte Konstruktion ist also äußerst zukunftssicher.
- Zweitens ist die Trommelbremse von Natur aus sehr effizient, was an ihrer Bauweise liegt. Da die Bremsbacken nach dem Bremsen immer aktiv durch eine Feder zurückgezogen werden, gibt es fastkein Restmoment, was bei einem Elektrofahrzeug ein großer Vorteil ist, da dies zur Maximierung der Reichweite beiträgt. Da eine Scheibenbremse oft ein Restmoment von etwa 1 bis 2 Nm aufweist, könnten durch das Einbauen einer Trommelbremse etwa 1 bis 2 g CO2 je Kilometer eingespart werden.
- Drittens: Der Bremsstaub bleibt in der Trommelbremse. Dies gilt insbesondere für herkömmliche Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge, bei denen die Radbremsen häufiger betätigt werden und das Thema Bremsstaubemissionen kritisch beäugt wird. Die EPB-Si zum Beispiel erfüllt die Anforderungen nach Euro 6 für Feinstaub (basierend auf den aktuellen Motorgrenzwerten) und kommt den voraussichtlichen Anforderungen nach Euro 7 bereits sehr nahe. Auch dies lässt sich mit nur geringen Änderungen realisieren. Weitere Optimierungsarbeiten sind in der Entwicklung.
Dies ist unser Ziel: Neue Stärken in der EPB-Si-Pipeline
Laufenden Entwicklungsaktivitäten im Bereich hydraulische Bremssysteme werden die EPB-Si um zwei weitere Aspekte erweitern:
- Das Betätigen der elektrischen Feststellbremse wird über ein hocheffizientes Motorgetriebe erfolgen, wodurch sich der Strombedarf nochmals reduziert. Die Bremskraft wird durch einen selbsthemmenden Mechanismus im Getriebe permanent ohne Energiebedarf aufgebracht.
- Die neue Leichtbauweise der Trommel reduziert die Masse der Bremse um rund 35 %. Damit hat die EPB-Si mit Leichtbautrommel annähernd die Masse einer Bremsscheibe mit Bremssattel.
Bei allen elektrifizierten Fahrzeugen ist der Strom für eine elektrische Parkbremse bereits vorhanden, sodass diese Funktion auch perfekt zu Elektrofahrzeugen passt. Doch ein weiterer großer zukünftiger Vorteil der Trommelbremsentechnik von Continental ist bereits in Vorbereitung: Die Leichtbauweise der Trommel wird das Gewicht der Trommelbremse erheblich verringern.
Die Leichtbautrommel gliedert sich in zwei Teile: Der Reibring besteht aus herkömmlichem Grauguss und bietet somit die optimale Tribologie. Die Frontplatte des Gehäuses hingegen besteht aus Aluminium. Dadurch, dass der schwere Grauguss nur dort eingesetzt wird, wo er tatsächlich vonnöten ist, werden größere Trommelbremsen ermöglicht. Bislang begrenzt das bauartbedingte Gewicht von Trommelbremsen den realisierbaren Bremsendurchmesser. Die Leichtbautrommel von Continental kann dies ändern, indem sie die Bremsenmasse um rund 35 % reduziert. Das ansprechende Erscheinungsbild der Vorderseite eines Aluminiumgehäuses ist ein weiterer Pluspunkt der Leichtbautrommel, auch wenn die eigentliche Bremse aufgrund des aus Gründen der Aerodynamik geschlossenen Felgendesigns gar nicht zu sehen ist.
Diese Leichtbauweise und das geringe Schleppmoment sind offensichtliche Vorteile für elektrifizierte Fahrzeuge, denn weniger Gewicht und hoher Wirkungsgrad bedeuten mehr Reichweite – oder eine kleinere Batterie ohne Beeinträchtigung der Reichweite.
Die derzeitigen Erfahrungen mit der innovativen EPB-Si deuten darauf hin, dass sich die EPB-Si-Konstruktion im Allgemeinen als Langzeitkomponente (mit einer Laufleistung von 300.000 Kilometern und mehr) erweisen wird, die an der Hinterachse eines Elektrofahrzeugs keiner Wartung bedarf, während bei herkömmlichen oder Hybridfahrzeugen wahrscheinlich höchstens einmal die Bremsbacken ausgetauscht werden müssen.
Fazit: Innovative Trommelbremsen wie die EPB-Si sind eine intelligente Technologie mit hohem Potenzial für den breiteren Einsatz in effizienten Fahrzeugen.
Sören Pinkow
Mediensprecher und Themenverantwortlicher Safety and Motion
Continental Automotive
Bremssysteme
Bremssysteme werden zunehmend intelligent, um künftige Anforderungen durch automatisiertes Fahren und Elektrifizierung erfüllen zu können. Und das in neu gedachten Fahrzeugen mit veränderter Architektur. Diese Funktionserweiterung setzt ein tiefes Systemverständnis voraus, um in künftigen – langfristig auch modularen und verteilten – Bremssystemen kompromisslose Sicherheit und Nachhaltigkeit zu vereinen.
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