Neue Abgasnorm Was die Euro-7-Grenzwerte für die Bremstechnologie bedeuten

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Eigentlich dürfte man bei der Euro 7 nicht mehr von einer „Abgasnorm“ sprechen. Denn erstmals wird auch der Abrieb von Bremsen und Reifen limitiert. Laut Experten des Bremsbelagherstellers TMD Friction ist das Messverfahren dafür keinesfalls trivial.

Die Autos werden immer sauberer, und Elektrofahrzeuge stoßen gar keine Abgasemissionen mehr aus. Doch weil es in der Gesetzgebung trotzdem immer weiter gehen muss, rücken nun die Partikelemissionen aus dem Abrieb von Bremsen und Reifein in den Blick. Laut dem Entwurf der EU-Kommission für die neue Norm Euro 7 dürfen Fahrzeuge in Zukunft maximal noch sieben Milligramm Bremsstaub pro Kilometer abgeben.

Ist das viel oder wenig? Nach Ansicht der Organisation Transport & Environment (TE), die der „Spiegel“ zitiert, macht ein solcher Grenzwert jedenfalls noch keine speziellen Filter oder andere Auffangeinrichtungen für den Bremsstaub notwendig. Es könnte also mit entsprechend angepassten, staubarmen Bremsen heutiger Bauart weitergehen.

Philipp Nyhof, Entwicklungsingenieur beim Bremsbelaghersteller TMD Friction, vertritt sein Unternehmen in der Arbeitsgruppe Particle Measurement Programme (PMP) der EU. Er nahm zusammen mit seinem Kollegen Vincenzo di Caro für »kfz-betrieb« zu den wichtigsten Fragen rund um die neue Norm Stellung.

1. Was kommt jetzt auf die Autobranche zu? Braucht es in Zukunft Bremsstaubfilter?

„Wir sind der Meinung, dass sich dieser Grenzwert von sieben Milligramm pro Kilometer mit gut aufeinander abgestimmten Reibpaarungen einhalten lässt und arbeiten seit Längerem daran, den Abrieb direkt am Produkt, also Belag oder Scheibe, zu reduzieren. Einerseits durch die Modifikation unserer Reibbelag-Mischungen, andererseits durch verschleißfestere Scheiben, die beispielsweise eine Beschichtung erhalten. Welche Lösungen sich letztendlich durchsetzen werden, muss sich zeigen. Es wird hier sicherlich nicht die eine richtige Lösung geben, dies hängt nach wie vor von der Fahrzeuganwendung ab. Eine Absaugung oder ein Filtersystem an der Bremse sehe ich als zusätzliche technische Lösung, die von den technischen Gegebenheiten des Fahrzeugs und auch von den Wünschen des Fahrzeugherstellers abhängt.“

2. Wie schafft man es denn, dass Bremsbeläge weniger Feinstaub erzeugen?

„Im ersten Schritt untersuchen wir, durch welche Rohstoffkombinationen in Verbindung mit speziell beschichteten Bremsscheiben wir die Emission von Bremsstaub reduzieren können. TMD Friction hat in den letzten 34 Jahren 48.000 verschiedene Reibmaterialmischungen entwickelt. Es wird uns auch dieses Mal gelingen, Rohstoffkomponenten so aufeinander abzustimmen, dass wir den Fahrzeugherstellern eine technische Lösung vorstellen können, die ihren signifikanten Beitrag in der Bremsstaubreduzierung leisten wird.“

3. Wie kann man die Bremsstaubemission überhaupt messen?

„Im Gegensatz zur Abgasmessung, bei der man eine Messstelle am Fahrzeug hat und die Abgasemissionen gebündelt aus dem Auspuffrohr strömen, benötigt man zur Messung der Bremsemissionen mindestens zwei separate Messpositionen – je eine an Vorder- und Hinterachse. Die Schwierigkeit besteht somit in der Umsetzung der Messung am Fahrzeug selbst. Partikel können durch die Rotation der verschiedenen Komponenten wie Rad, Felge, Bremsscheibe etc. in sämtliche Himmelsrichtungen entweichen. Dies erschwert eine Messung am Fahrzeug zusätzlich. Aus diesem Grund und um die Partikelverluste möglichst gering zu halten, soll daher am Prüfstand mittels einer Bremsen-Umhausung gemessen werden.“

4. Wie lassen sich die Messergebnisse auf den realen Fahrbetrieb übertragen ?

„Dafür wurde bereits erfolgreich ein einheitlicher Prüfzyklus entwickelt, der WLTP-Bremszyklus. Dieser Zyklus wurde mithilfe realer Fahrzeugdaten definiert und bildet über einen längeren Zeitraum verschiedene Betriebspunkte der Bremse ab. Dies gewährleistet eine reproduzierbare Erfassung des Bremsenabriebs. Mit diesem WLTP-Bremszyklus sollen zukünftig die Bremsemissionen auf Prüfständen einheitlich gemessen werden. Darüber hinaus ist es entscheidend, dass wir auf dem Prüfstand das jeweilige Fahrzeugmodell exakt abbilden. Zum Beispiel beeinflussen die Kombination aus Bremsbelag und Bremsscheibe sowie das Fahrzeuggewicht und die Gewichtsverteilung das Verschleißverhalten durchaus signifikant. Diese Parameter müssen also auch auf dem Prüfstand dargestellt werden, ebenso wie das Brake-Blending der Fahrzeuge mit Elektroantrieb. Denn das rekuperative Bremsen sorgt im realen Fahrbetrieb dafür, dass die Reibbremse seltener zum Einsatz kommt und per se weniger Bremsstaub entsteht. Das muss also auch im simulierten Prüfzyklus berücksichtigt werden.“

5. Wie sieht es denn bei Elektrofahrzeugen mit den Bremsemissionen aus?

„Durch regeneratives Bremsen kommt die Reibbremse seltener zum Einsatz, sodass auch weniger Bremsstaub entsteht. Die Prüfprogramme müssen dieses sogenannte Brake-Blending zukünftig berücksichtigen. Allerdings sind Elektrofahrzeuge tendenziell schwerer, was teilweise den Einsatz größerer Bremsen erfordert. Eventuell halten aktuelle Elektrofahrzeuge bereits heute schon die zukünftigen Grenzwerte für Bremsemissionen ein. Ganz genau kann man das natürlich erst beantworten, wenn wir die Details kennen. Es ist aber durchaus denkbar, dass Elektrofahrzeuge mit den heutigen Bremsbelägen weiterfahren können.

Bei diesen Fahrzeugen sehen wir aus verschiedenen Gründen auch eine Chance für ein Comeback der Trommelbremse. Mit so einem geschlossenen System kann ich die Emissionen deutlich besser zurückhalten. Und bei E-Autos spielt ja auch der Korrosionsschutz eine besondere Rolle, da ein Großteil der Bremsvorgänge über Rekuperation stattfindet. Die Trommelbremse bietet diesbezüglich einen viel besseren Schutz. Das sind die Gründe dafür, warum E-Fahrzeuge wie der VW ID.3 und ID.4 heute schon mit Trommelbremsen an der Hinterachse vom Band laufen, bestückt mit speziellen, von uns für diese Anwendung entwickelten Trommelbremsbelägen.“

6. Welche Auswirkungen wird die Euro-7-Norm auf den freien Ersatzteilmarkt haben?

„Es muss natürlich sichergestellt werden, dass die Bremsbeläge auf dem Ersatzteilmarkt auch die aktuellen Emissionsgrenzwerte erfüllen. Ich halte es für sehr wahrscheinlich, dass dazu eine bestehende Richtlinie wie die ECE-R-90 entsprechend erweitert wird. Diese würde dann nicht nur – wie bisher – fordern, dass Aftermarket-Bremsbelag bzw. -Bremsscheibe in Leistung und Bremsverhalten den Originalprodukten entsprechen müssen, sondern zusätzlich auch die Bremsstaubgrenzwerte eingehalten werden. Die große Herausforderung ist dabei immer, dass Bremsscheibe und Bremsbelag als Einheit betrachtet werden und zueinander passen müssen, damit ich das gewünschte Bremsverhalten erhalte. Für uns würde das dann bedeuten, dass wir ein Reibmaterialkonzept finden müssen, das zu einer Originalbremsscheibe oder einer R90 zugelassenen Bremsscheibe passt. Um in diesem Zusammenhang noch mal auf die Bremstrommel zurückzukommen: Der Vorteil des geschlossenen Systems darf sich bei der Wartung nicht zum Nachteil entwickeln. Das heißt, es sollte sichergestellt werden, dass der gesammelte Bremsstaub nach dem Öffnen der Trommelbremse fachgerecht entsorgt werden kann, also weder Gesundheit noch Umwelt belastet.“

Bremse der Zukunft

Entwicklung auf Hochtouren

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