Backgrounder:

Grüner Bremssattel

Die Innovation des Bremssattels für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge

Dies ist unser Ausgangspunkt:

Mit ihren optimalen Wärmeableitungseigenschaften sind Sattelbremsen insbesondere für die Vorderachse vieler Fahrzeugmodelle eine ausgezeichnete Wahl. Continental entwickelt diesen Bremsentyp permanent weiter. Ein Schwerpunkt bei der Weiterentwicklung besteht darin, die Bremsenkonstruktion auf das andersartige Anforderungsprofil reinelektrischer Fahrzeuge abzustimmen.

+++ Weniger Masse durch Downsizing +++ Ausgezeichnete Verzögerungsleistung +++ Weniger Restmoment +++ Wirtschaftlicher und nachhaltiger +++

 

Bremssattel-Design neu durchdacht

Bremssättel sind von jeher so konstruiert, dass sie auch unter härtesten Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren, z. B. beim Bergabfahren mit einem vollbesetzten und vollbeladenen Fahrzeug – vielleicht noch dazu mit einem Anhänger. Beim Konstruieren von Bremsen gilt es zwei wichtige Aspekte zu berücksichtigen. Zum einen die schiere Verzögerungskraft, die bei einer Notbremsung aufgebracht werden muss. Zum anderen die thermische Performance der Bremse, die längeren Bremssituationen standhalten muss.

Beim typischen Bremssattel eines herkömmlichen Pkw mit Verbrennungsmotor bedeutet dies, dass die Bremse für die für diesen Fahrzeugtyp geltenden Worst-Case-Szenarien ausgelegt ist. Dieser Ansatz ist zu 100 % richtig, denn die Radbremsen sind das absolute Rückgrat in Sachen aktive Sicherheit. Dies gilt zwar auch für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEVs), doch sieht das Worst-Case-Szenario bei einem reinelektrischen Fahrzeug anders aus. Die für die Maximalverzögerung benötigte Kraft ist potenziell noch höher als bei einem herkömmlichen Fahrzeug, da das Gewicht der Batterie die Fahrzeugmasse erhöht. Die Häufigkeit der Betätigung der Reibungsbremse ist jedoch viel niedriger.

Die überwiegende Mehrheit der Bremsvorgänge eines BEV kann dadurch realisiert werden, dass die E-Maschine als Generator genutzt wird. Dies reduziert die thermische Belastung der Bremssättel, weil die E-Maschine fast wie der Retarder (= Zusatzbremse) eines Lkw funktioniert (mit dem Unterschied, dass der Retarder keine kinetische Energie zurückgewinnt). Mit anderen Worten: Die thermische Belastung des Bremssattels eines reinelektrischen Fahrzeugs ist weniger kritisch. Das Anfertigen eines Bremssattels für dieses spezifische BEV-Anforderungsprofil bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich.

Dies ist unser Ziel: Grüne Bremssättel für nachhaltiges Bremsen mit BEVs

Der sogenannte grüne Bremssattel ist das Ergebnis eines Systemansatzes für das Bremsen mit einem BEV. Diese Schwimmsattelbremse (Vorderachse-Typ/Pin Slider) wurde eigens für die Bremsbedingungen von BEVs entwickelt. Da die Zahl der Radbremsvorgänge bei einem Elektrofahrzeug um 80 Prozent und mehr zurückgeht, ist die thermische Belastung des Bremssattels deutlich geringer. Selbst beim Bergabfahren kann der Sattel durch den Generatorbetrieb der E-Maschine unterstützt werden. Continental hat dieses spezifische Anforderungsprofil analysiert und die Konstruktion des Bremssattels darauf abgestimmt.

  • Im Vergleich zum Vorderachs-Bremssattel eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ist die Konstruktion des neuen grünen Bremssattels rund zwei Kilogramm leichter, obwohl herkömmliches Gusseisen zum Einsatz kommt. (Beispiel Bremssattel: VA63/30/11 – 330x30; Grüner Bremssattel: VA57/9/7 – 375x9)
  • Belagstärke und -fläche wurden reduziert, was dem Downsizing zugutekommt.
  • Die reduzierten Abmessungen des Bremssattels ermöglichen die Verwendung einer größeren und dünneren Grauguss-Bremsscheibe, wodurch sich weitere drei Kilo im Bereich der Scheibe einsparen lassen1).
  • Diese potenzielle Reduzierung um bis zu fünf Kilogramm (ungefederter) Masse (je Bremse!) trägt zur Verbesserung der Reichweite und Effizienz von Elektrofahrzeugen bei.
  • Der Luftspalt des Bremssattels wurde vergrößert: Eine Funktion zum aktiven Zurückziehen der Beläge reduziert das Rest-/Schleppmoment des Bremssattels auf <0,2 Nm und bringt die Reibungsverluste somit auf annähernd Null, was bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor bis zu zwei Gramm CO2 je Kilometer einsparen und die Reichweite eines BEV im Vergleich zu Fahrzeugen mit aktuellen Bremssätteln aus der Serienproduktion erhöhen kann.
  • Der Luftspalt wurde durch ein neues Führungsprinzip und reibungsarme Gleitclips gleichmäßiger verteilt.

1)Eine größere Scheibe erhöht die Leistung des Bremssattels, da der wirksame Hebel länger ist (d. h. die Klemmkraft wird weiter außerhalb der Mitte der Scheibe aufgebracht, was zu einem größeren Reff und einem besseren Hebel führt). Dieser längere Hebel kann dazu verwendet werden, die Größe und Länge des Bremssattelkolbens zu reduzieren, was Teil des kompakten Konstruktions- und Systemansatzes ist.

Das aktive Zurückziehen der Beläge und die neu gestalteten Dichtungsnuten resultieren in einem größeren Roll-Back, das sich mit einem elektronischen Pedal der für neue Fahrzeugplattformen konzipierten Bremsanlage MK C2 simulieren lässt. Ohne solch Technologie sind die Bremssättel auf einen Kompromiss zwischen Restmoment und Pedalweg ausgelegt. Bei Fahrzeugen mit elektronischem Pedal und der Bremsanlage MK C2 ist dieser Kompromiss nicht nötig. Die hohe Regelleistung der Bremsanlage kommt dem Fahrer zugute. Ein hohes Bremsflüssigkeitsvolumen in der Rückfallebene begünstigt die größeren Luftspalte.

Die Konstruktion der neuen grünen Bremssättel ist ausgereift und bereit für den Einsatz in BEVs mit einer durchschnittlichen Entwicklungszeit von zwei bis drei Jahren. Der neue grüne Bremssattel ist auch aufgrund seiner geringeren Masse kostengünstiger als herkömmliche Bremssättel. Fazit: Der grüne Bremssattel bietet viel Bremsleistung bei wenig Gewicht und gleichzeitig ein deutlich reduziertes Restbremsmoment.

Verfügbare Dokumente

Kontakt

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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