Wunderkeil auf Rollen

Mit der elektronisch geregelten Keilbremse (EWB - Electronic Wedge Brake) strebt Siemens eine Revolution in der Bremsentechnik für Pkw an. Die EWB ist effizienter als heutige hydraulische Bremsen, spricht schneller an, benötigt dafür drastisch weniger Energie und spart zudem Gewicht und Bauraum im Fahrzeug. Der Automobilzulieferer Siemens VDO kündigte auf der Internationalen Automobilausstellung (IAA) in Frankfurt den Einstieg in den Milliardenmarkt für Automobilbremsen an. Noch in diesem Jahr will das Unternehmen die EWB in einem Fahrzeug für Tests zur Verfügung stellen.

Die elektronische Keilbremse funktioniert vom Prinzip her wie die Bremse der Pferdekutschen, bei der ein Keil das Rad zum Stillstand brachte. Bei der EWB verhindert aber eine ausgeklügelte Sensorik und Elektronik das Blockieren des Rades und ermöglicht ein sehr effizientes und kontrolliertes Abbremsen. Der Keil nutzt die kinetische Energie des Fahrzeugs und wandelt sie in Bremsenergie um. Wegen dieser Selbstverstärkung benötigt die EWB nur ein Zehntel der Energie einer heutigen hydraulischen Bremse.

Abb.: Die elektronische Keilbremse von Siemens VDO Automotive beim erfolgreichen Hochgeschwindigkeits-Test auf dem Prüfstand. (Quelle: Siemens)

Aufgrund des höheren Wirkungsgrads wird die EWB kleinere Abmessungen haben und damit Gewicht sparen. Zudem fallen alle Bremsleitungen, -kraftverstärker und -flüssigkeitsbehälter weg, was im Motorraum ein Volumen von etwa 22 Litern räumt und Designern neue Spielräume eröffnet. Auch das heute nahezu universelle Antiblockiersystem (ABS) und die weniger verbreitete elektronische Stabilitätskontrolle werden durch die im EWB-System integrierte Software abgelöst. Ein neuer Algorithmus soll diese Funktionen übernehmen. Die EWB reagiert dabei schneller als ABS-Systeme. Die Ansprechzeit, also die Zeit, die ein herkömmliches ABS zur vollen Bremsleistung benötigt, beträgt 140 bis 170 Millisekunden. Die EWB benötigt dafür rund 100 Millisekunden und verkürzt damit den Bremsweg, da ein Auto mit 100 Kilometern pro Stunde in 50 Millisekunden 1,40 Meter zurücklegt.

Die EWB wird zudem dazu beitragen, dass Fahrzeuge auch in schwierigen Situationen noch besser beherrschbar bleiben. Das Prinzip der elektronischen Keilbremse ist nicht nur für Pkw geeignet. Mit der EWB könnten auch Lastwagen und Anhänger ausgestattet werden. Generell kann die moderne Keiltechnik jedes sich drehende Objekt abbremsen. Denkbar sind Systeme für Hochgeschwindigkeitszüge, Motoren in der Automatisierungs- und Fördertechnik sowie Aufzüge.

Hintergrund - elektronischer Keilbremse
Die elektronische Keilbremse ist eine Weiterentwicklung einer Erfindung des Unternehmens eStop, das Siemens VDO Automotive Anfang 2005 übernommen hat. Vater des EWB-Systems ist Bernd Gombert, früher tätig am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Bei der EWB hat jedes Rad seine eigene Kontrolleinheit. Sie besteht aus dem Bremsklotz, einer mechanischen Übertragung, zwei Elektromotoren für die exakte Steuerung und einer Sensorik zur Erfassung der auftretenden Bewegungen und Kräfte. Etwa 100-mal in der Sekunde messen vier Sensoren die Radumdrehung und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die an der Bremse herrschenden Zuspannkräfte und die Position des Keils. Drückt der Autofahrer auf den Bremshebel, überträgt das System die Kraft elektromechanisch auf die Räder. Abhängig von den Sensorwerten und dem ankommenden Bremssignal bewegen an jedem Rad die beiden Elektromotoren den Bremsklotz über mehrere Rollen entlang einer schrägen Fläche – dem eigentlichen Keil. Die Lage der Rollen auf der Schräge bestimmt den Anpresspunkt des Bremsklotzes. Der Bremsklotz drückt dann auf die Bremsscheibe, die sofort abgebremst wird. Sobald der Klotz durch die stärker werdende Reibung höhere Bremsmomente erzeugt, die zum Blockieren führen könnten, halten ihn die Elektromotoren fest bzw. ziehen ihn über das Rollenlager in eine optimale Lage zurück. Die dabei zurückgelegten Strecken liegen im Bereich von Mikrometern; die Steuerzeiten im Bereich von Millisekunden. Zur Bewegung der Motoren reicht das 12-Volt-Bordnetz bei weitem aus. Im Prinzip würde eine Taschenlampenbatterie genügen.

Quelle: Siemens