Neuentwicklung kann Feinstaub und Emissionen einbremsen

Ein steirisches Unternehmen verzichtet bei der neuen Bremstechnologie auf Hydraulik und Pneumatik: Über kleine Elektromotoren wird jede Bremse einzeln angesteuert. Das spart nicht nur Platz und Gewicht im Fahrzeugbau, sondern auch CO2-Verbrauch und giftig

Die Idee wurde bei einem Gespräch an einer Bar in München geboren. „Wenn sich zwei Techniker unterhalten, kommen viele Lösungsansätze heraus“, sagt Markus Schiffer, Technischer Direktor des Unternehmens GreenBrakes. Als er bei einem Bier mit seinem Kollegen Michael Putz die Idee für ein völlig neues Bremssystem erwähnte, dachte sich Schiffer selbst: „Das kann nicht funktionieren!“

Doch Putz fing gleich an zu rechnen, ob Schiffers Idee einer Kurvenscheibe mit nicht linearem Antrieb technisch umsetzbar wäre. „Meine Sorge war, dass es bei einer elektrisch-mechanischen Bremse zum Abheben der Kurvenscheibe kommen könnte. Ein Problem, das man aus dem Nockenwellentrieb kennt“, sagt Schiffer. Doch Putz’ Berechnungen zeigten flott, dass die Sorge unberechtigt war: Im Simulationsmodell funktionierte die Innovation ohne Probleme.

„Wir sind zwar nicht die Ersten, die auf eine Bremse gekommen sind, die über einen Elektromotor betrieben wird. Aber unser System bringt die Schnelligkeit und die Kraft auf, die man braucht, um kleine oder große Fahrzeuge sicher zu bremsen“, sagt Marcel Alper, Gründer von GreenBrakes. Mithilfe von Förderungen der Austria Wirtschaftsservice (AWS) und privater Investoren gelang es dem Team bald, die Simulation mit Prototypen auf dem Prüfstand zu vergleichen.

Das technische Prinzip beruht auf einer Hebelmechanik und ist um vieles einfacher als bisherige Bremssysteme. Die Innovation betrifft nämlich nicht die Bremsscheibe mit den dazugehörigen Bremsbelägen selbst – diese sicherheitsrelevanten Bauteile bleiben bestehen, wie sie in Fahrzeugen aller Art derzeit bekannt sind. Die Innovation findet sich näher am Antrieb der Bremszangen und spart an Energie und Umweltgiften.

System weiß, ob die Bremse heiß ist

„All die Hydraulik und Pneumatik, die ein herkömmliches Bremssystem benötigt, sowie der Bremskraftverstärker und die zugehörige Verbindung zum Bremspedal fallen bei uns weg“, sagt Schiffer. Die elektromechanische Bremse braucht nur einen Sensor, der den Winkel misst, in dem der Fahrer auf das Bremspedal steigt. „Die Technik dahinter nennt sich ,Brake by wire‘“, erzählt Schiffer. Die Steuerung rechnet das Signal aus dem Bremspedal-Winkel in die erforderliche Bremskraft bzw. das erwünschte Bremsmoment um. Diese Steuerung ist zwar sehr komplex, weil das System viel Information abrufen muss: Wie heiß oder kalt ist die Bremse, auf welcher Fahrbahn ist das Fahrzeug unterwegs, sind die Bremsbeläge abgefahren oder voll? Aus den vorherigen Bremszyklen berechnet das System, was für die nächste Bremsung nötig ist. Trotzdem spart das System von GreenBrakes viel Platz und Gewicht im Auto, denn es braucht keinen Bauraum für Hydraulik-Aggregate, ABSSteuer-Ventile, Leitungen der Bremsflüssigkeit etc. „Allein der Verzicht auf Bremsflüssigkeit macht unsere Bremsen umweltfreundlich“, betont Marcel Alper. Auch in umweltgefährdende Bremsflüssigkeit müssen pro Jahr in der EU als Sondermüll entsorgt werden. Diese Menge an giftigen Substanzen würde durch den Umstieg auf elektromechanische Bremsen wegfallen.

spart ein Fahrzeug mit solchen elektromechanischen Bremsen pro gefahrenem Kilometer im Vergleich zu herkömmlichen scheibengebremsten Fahrzeugen ein. Insgesamt darf ein Auto in der EU derzeit nicht mehr als 95 Gramm CO2/km emittieren. Zudem verringert das aktive Abheben der Bremsbeläge die Feinstaubbelastung von derzeitigen Systemen um bis zu 30 Prozent. der Feinstaubbilanz punktet die Neuentwicklung, denn der Bremsbelag wird aktiv von der Bremsscheibe abgehoben, sodass ein kleiner Luftspalt bleibt, kein „Restschleifen“entsteht und dadurch weniger Abrieb des Bremsbelags in die Umwelt gelangt.

Die Entwicklung der Prototypen fokussiert derzeit auf drei Größenordnungen: Kleinstfahrzeuge, die als Zusteller auf der „letzten Meile“in Zukunft auch autonom über die Gehsteige kurven sollen, SUV-Autos und Lkw mit Anhängern. „Wir planen lieber für die ganz Großen, denn Downscaling von großen Kräften funktioniert meist besser, als wenn man die Konzepte vom kleinen an den großen Maßstab anzupassen versucht“, sagt Schiffer. Bis hinauf zu Flugzeugbremsen gehen die Überlegungen: überall, wo bisher schon Scheibenbremsen im Einsatz sind.

Eine Vision der Entwickler geht auch in Richtung Sicherheit der Automobile, die immer mehr von Elektronik abhängig sind: Wenn ein Elektromotor die Steuerung vom Lenkrad übernimmt („Steer by wire“), können die Bremsen an den einzelnen Rädern als Notfallsystem dienen, wenn die elektrische Lenksteuerung ausfallen sollte. „Durch gezielte Bremsungen an den Rädern kann man das Fahrzeug unter Kontrolle halten, um Schlimmeres zu verhindern“, so Schiffer.