Bremsleistung

Bremskraft ist die mechanische Kraft, die über die Bremsanlage eines Fahrzeugs auf die Räder übertragen wird, um sie zu verlangsamen oder zum Stillstand zu bringen. Sie entsteht, wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt, wodurch Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt wird (oder in Druckluftbremssystemen Druckluft), die auf Bremssättel oder Radbremszylinder einwirkt. Der Bremssattel oder Zylinder klemmt dann das Reibmaterial, üblicherweise Bremsbeläge oder Bremsbacken, gegen einen Bremsrotor oder eine Bremstrommel, wodurch die Reibung entsteht, die das Fahrzeug verlangsamt. Bremskraft wird typischerweise in Newton oder Kilonewton ausgedrückt und hängt vom aufgebrachten Druck und der wirksamen Fläche der Bremskomponenten ab.

Das Verhältnis zwischen Pedalkraft und tatsächlicher Bremskraft wird durch den Bremskraftverstärker und das hydraulische Übersetzungsverhältnis bestimmt. Ein Vakuum- oder Elektroverstärker vervielfacht die Fußkraft des Fahrers um den Faktor 5 bis 9, je nach Systemauslegung. Das Hydrauliksystem multipliziert dies dann erneut durch unterschiedliche Kolbenflächen in Hauptbremszylinder und Radbremszylindern. Eine kleine Wegstrecke am Hauptbremszylinder erzeugt größere Wegstrecken an den Rädern und tauscht dabei Weg gegen Kraft. Dieser mechanische Vorteil ermöglicht es dem Fahrer, mit angemessenem Pedaldruck Bremsleistungen von mehreren Kilonewton zu erzeugen.

Die Bremskraft muss sorgfältig zwischen Vorder- und Hinterachse sowie seitlich ausgewogen sein. Ungleichmäßige Bremskraft führt dazu, dass das Fahrzeug beim Bremsen zur Seite zieht und kann zu Radblockaden und Rutschen führen. Moderne Antiblockiersysteme (ABS) dosieren die Bremskraft auf jedem Rad unabhängig voneinander, indem sie den Hydraulikdruck pulsieren, um Blockaden zu verhindern und gleichzeitig maximale Verzögerung beizubehalten. Die elektronische Bremskraftverteilung (EBD) passt die Druckaufteilung zwischen Vorder- und Hinterachse anhand von Last, Fahrzeugdynamik und Raddrehzahlsensoren an. Bei Fahrzeugen mit Rekuperationsbremsung wird die Reibbremse mit dem Motorbremsmoment kombiniert, sodass die Gesamtbremskraft aus mehreren Quellen stammt.

Faktoren, die die Bremskraft verschlechtern

Bremsenfading tritt auf, wenn wiederholtes starkes Bremsen Wärme erzeugt, die den Reibwert des Belagmaterials verringert und damit die verfügbare Bremskraft bei gegebenem Hydraulikdruck senkt. Bremsflüssigkeitsverschmutzung durch Feuchtigkeit senkt den Siedepunkt, wodurch unter hoher Temperatur Dampfblasen in den Leitungen entstehen können; Dampf kann keinen Druck übertragen, daher fällt die Bremskraft plötzlich ab. Verschlissene Bremsbeläge reduzieren die Kontaktfläche und Dicke, und Luft im Hydrauliksystem erzeugt Kompressibilität, die Energie absorbiert. Beschädigungen am Verstärker oder Druckverlust im Hydrauliksystem reduzieren die Bremskraft ebenfalls erheblich. In Druckluftbremssystemen, die bei Lastkraftwagen verwendet werden, verringern Feuchtigkeit und Verunreinigungen in der Druckluft die Bremskraft und verlangsamen die Bremsansprechzeit.

Bremskraft ist ein wesentlicher Faktor bei Fahrzeugsicherheitsbewertungen und kommerziellen Testprotokollen. Normen wie ISO 3164 und Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) 135 schreiben Mindestbremsverzögerungen vor (üblicherweise 6 bis 8 m/s²), die ein Fahrzeug auf trockener Oberfläche erreichen muss. Bremsendynamometer messen die tatsächliche Bremskraftabgabe auf Testständen. Ingenieure nutzen Bremskraftberechnungen zur Auslegung von Bremskomponenten, zur Auswahl von Reibmaterialien und zur Validierung der Bremsanlagenleistung unter allen thermischen und Lastverhältnissen. Unzureichende Bremskraft für die Fahrzeugmasse ist ein konstruktiver Auslegungsfehler; übermäßige Bremskraft, die Räder bei normalem Fahren blockiert, verkürzt die Bremsweglänge und erhöht das Unfallrisiko.