Bremsen ohne Verschleiß

Lange Gefällstrecken belasten die Betriebsbremsen eines Lkw extrem stark. Verschleißfreie Bauerbremsen wie hydrodynamische Retarder sorgen für Entlastung und machen die Fahrt sicherer.

Während aufwärts nichts als schiere Motorleistung zählt, ist bergab hohe Bremsleistung gefragt. Reibbremsen üblicher Bauart stoßen bei Dauerbeanspruchung schnell an ihre Leistungsgrenzen – Trommelbremsen früher, Scheibenbremsen später. Anhaltendes Bremsen führt zu hohen Temperaturen, diese zu Fading. Längere Bremswege und hoher Verschleiß sind die Folge. Abhilfe schaffen so genannte Retarder, wie verschleißfreie Dauerbremsen umgangssprachlich genannt werden. Sie lassen sich nach ihrem Wirkungsort in Primär- und Sekundärretarder einteilen.

Zu den Primärretardern gehören alle Arten von Motorbremsen, weil sie vor Kupplung und Getriebe angeordnet sind und direkt auf den oder durch den Nutzfahrzeugmotor wirken. Der bremst übrigens selbst ganz gut, und zwar umso besser, je größer sein Hubraum und je höher die Drehzahl ist. Motorbremseinrichtungen, die die Verzögerungsleistung des Motors auf unterschiedlichen technischen Wegen verstärken, unterstützen die natürliche Bremswirkung des Motors. Sie bringen es auf bis zu 450 Kilowatt Dauerbremsleistung.

Bremst mit Wasser

Ebenfalls primär, also vor der Kupplung, verrichtet der „Aquatarder“ von Voith seine Arbeit. Sein Arbeitsmedium ist Wasser. MAN als Mitentwickler bietet die Bremse seit Kurzem in schweren Lkw an. Die Idee von der Wasserbremse wirkt bestechend einfach: Der Wasserretarder wird in die Wasserpumpe integriert, die von der Kurbelwelle direkt angetrieben wird. Er wiegt nur die Hälfte eines Ölretarders hinter dem Getriebe. In der Kombination aus verstärkter Motorbremse und Primärretarder entsteht ein Motorbremssystem, das die Fahrzeugbetriebsbremse stark entlastet und leistungsmäßig mit einem verschleißarmen Sekundärbremssystem vergleichbar ist. Nachteilig bei Primärretardern waren bisher die unvermeidlichen Bremskraftunterbrechungen beim Gangwechsel.

Dieses Problem hat die Fahrzeugelektronik nun entschärft: Ist die Kupplung offen, steuert der Bremscomputer für wenige Sekunden einfach die Reibbremsen an den Rädern an.

Ohne Unterbrechung

Sekundärretarder sind hinter dem Getriebe im Abtriebsstrang (inline) oder neben diesem (offline) installiert. Man unterscheidet zwischen elektro- und hydrodynamischen Retardern. Beide gewinnen ihre Verzögerungsleistung zwar wie Reibbremsen aus der Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme. Weil dies aber ohne mechanische Reibung von sich geht und es keine Bremsbeläge, Trommeln oder Scheiben gibt, arbeiten diese Bremsen verschleißfrei.

Elektrodynamische Retarder, üblicherweise als Wirbelstrombremse bezeichnet, wirken im Prinzip wie ein umgepolter Generator. Autofahrer werden gegenwärtig durch das Thema Hybrid mit Elementen dieser Bremstechnik konfrontiert. Allerdings: Die elektrische Lastwagendauerbremse nutzt die Energie nicht, sondern gibt sie als Wärmestrahlung an die Umwelt ab. Eine Rekuperation wie bei Hybrid-Pkw scheitert noch an Problemen mit der Energiespeicherung und dem Gewicht der Batterien.

Stärker als der Motor

In Deutschland dominiert im schweren Nutzfahrzeug der hydrodynamische Sekundärretarder mit einer Ausrüstungsquote von fast 60 Prozent. Er wirkt wie eine hydraulische Kupplung, deren Abtrieb festgehalten wird. Der vom schiebenden Fahrzeug angetriebene Rotor leitet einen Ölstrom auf den gehäusefesten Stator (bei der hydraulischen Kupplung wäre das die anzutreibende Turbine), wobei sich die Retarderbremswirkung aus dem Füllungsgrad des Strömungskreislaufs ergibt. Die kinetische Energie, die der schiebende Lkw in den Retarder eingibt, wird in Wärme umgesetzt und an das Kühlsystem des Motors abgegeben.

Wenn der Retarder als moderner Hochtriebretarder konzipiert ist, dessen Eingangsdrehzahl um den Faktor zwei gegenüber der Kardanwellendrehzahl erhöht wird, bleibt das betriebsfertige Mehrgewicht deutlich unter 100 Kilogramm. Gekoppelt ist der hydrodynamische Retarder mit dem Kühlmittelkreislauf des Nutzfahrzeugmotors. Er führt die Bremswärme in den dementsprechend dimensionierten Motorkühlkreislauf ab.

Die Spitzenleistung aktueller Sekundärretarder erreicht 750 Kilowatt und wird im Dauerbetrieb nur durch die Wärmeabfuhr an das Kühlsystem begrenzt. Wird es zu heiß, regelt die Elektronik die Bremsleistung vorsorglich zurück; bei automatischen Schaltgetrieben – heute weit verbreitet im schweren Truck – wird zudem selbsttätig zurückgeschaltet. Das steigert den Kühlmitteldurchfluss und reduziert die Hitze.

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