Bremsenhandbuch || Auflaufbremsanlagen

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AuflaufbremsanlagenJohann Loipl und Josef Strasser

11.1 Einleitung272

11.2 Aufbau und Wirkung derBremsanlage27211.2.1 Komponenten27211.2.2 Funktionen276

11.3 Auslegung der Bremsanlage27911.3.1 Zuordnungsberechnung gem Richtlinie ECE R13, Anhang XII27911.3.2 Kraftschlussausnutzung27911.3.3 ABS-Vertrglichkeit281

11.4 Wartung Pflege28111.4.1 Wartung28111.4.2 Nachstellung283

11.5 Neue Entwicklungen28311.5.1 Automatische Nachstellung in der Radbremse28311.5.2 Elektronische Anhngerstabilisierung284

Literaturverzeichnis284

11

B. Breuer und K. H. Bill (Hrsg.), Bremsenhandbuch, ATZ/MTZ-Fachbuch, DOI 10.1007/978-3-8348-2225-3_11, Springer Fachmedien Wiesbaden 2012

272

11.1 Einleitung

Auflaufbremsanlagen mssen gem den Anforde-rungen der ECE-Richtlinie R13 das selbststndige Abbremsen von ein- und mehrachsigen Anhngern, im Gewichtsbereich von 750 bis 3500kg, durch deren Auflaufkraft auf das abbremsende Zugfahrzeug ge-whrleisten. Sie bestehen aus der Auflaufeinrichtung, der bertragungseinrichtung und den Radbrem-sen und werden z.B. bei Boots-, Pferde, Wohn- und Transportanhngern aller Art eingesetzt.

Das System hat eine Reihe von Anforderungen zu erfllen:

Die Freigabe der Bremswirkung bei der Rck-wrtsfahrt (Rckfahrautomatik), ein weiches und komfortables Ansprechen und eine, im vom Zug-fahrzeug abgekoppelten Zustand, wirksame Feststell-bremse. Durch stndige Weiterentwicklung stellt sich das System heute als sehr zuverlssig, sicher und aus-gereift dar.

Die groe Popularitt dieses Bremssystems fr Anhnger begrndet sich demzufolge auf wesentliche Vorteile gegenber anderen Bremssystemen: Die auflaufgebremsten Anhnger knnen mit fast

allen Zugfahrzeugen verbunden werden, die fr den Anhngerbetrieb geeignet sind, ohne dass an diesen Vernderungen vorgenommen werden mssen.

Die Auflaufbremsanlage wirkt selbstttig und lastabhngig (geschlossener Regelkreis).

Die Auflaufbremsanlage funktioniert unabhngig vom Bremssystem des Zugfahrzeuges [1].

11.2 AufbauundWirkungderBremsanlage

Neben den Auflaufbremsanlagen mit mechanischer Kraftbertragung und mechanisch bettigten Rad-bremsen findet man auch Auflaufbremsanlagen mit jeweils hydraulischer Bettigung, bertragungsein-richtung und hydraulischen Radbremsen. Mit hyd-raulischen Auflaufbremsanlagen werden ein sanfteres Bremsverhalten, krzere Auflaufwege und verringerte Auflaufkrfte erreicht. Dies fhrt zu komfortablerem und verbessertem Bremsverhalten des gesamten Ge-spanns. Alle heute gngigen Auflaufbremsanlagen verfgen ber eine wegabhngige Rckfahrautomatik (s.11.2.1.3). Zu Beginn der Einfhrung der Rckfahr-automatik fr Auflaufbremsanlagen (ca. 1970) gab es am Markt bezglich der Rckfahrautomatik noch kraftabhngige Systeme, die sich aber in der Praxis

nicht durchgesetzt haben. Deshalb soll auf diese hier nicht mehr besonders eingegangen werden.

Der Bremsvorgang, bei einem aus Zugfahrzeug und auflaufgebremstem Anhnger bestehenden Ge-spann, stellt sich wie folgt dar:

Das Zugfahrzeug bremst ab. Dadurch entsteht durch die Massentrgheit des Anhngers zwischen Zugfahrzeug und Anhnger eine Deichselkraft FD, die gegen die Auflaufbewegung des Anhngers gerich-tet ist und den Zugstangeneinschub an der Auflauf-einrichtung zur Bettigung der Auflaufbremsanlage bewirkt. Die so erzeugte Deichselkraft FD = FK, x ist hauptschlich von der Abbremsung des Zugfahrzeu-ges und vom Beladungszustand des Anhngers ab-hngig [1].

Durch die direkte Abhngigkeit von Auflaufkraft und Bremswirkung wirkt die Anhngerbremse last-abhngig. Die Deichselkraft FD an der Zugstange wird ber den bersetzungshebel mit einem bestimmten bersetzungsverhltnis verstrkt.

ber die bertragungseinrichtung wird die resul-tierende Ausgangskraft der Auflaufeinrichtung nahe-zu verlustfrei als Bettigungskraft an die Radbremsen weitergegeben. Die Bremsbacken werden ber das Spreizschloss oder den Radzylinder, nach berwin-dung der Federrckstellkrfte, gegen die rotierende Bremstrommel gedrckt. Es entsteht ein Bremsmo-ment bzw. eine Bremskraft an den Rdern des An-hngers.

11.2.1 Komponenten

AuflaufeinrichtungDie Auflaufeinrichtung besteht im Wesentlichen aus Stahl- oder Gussgehuse, Zugstange, bersetzungs-hebel, Stodmpfer und Zugkugelkupplung bzw. Zu-gse. Die Zugstange ist reibungsarm axial verschieb-bar in Kunststoff- oder Gussbuchsen gelagert. In der Zugstange, die als Rohr ausgebildet ist, ist ein hyd-raulischer Stodmpfer montiert, der zum einen mit der Zugstange und zum anderen mit dem Gehuse als festen Absttzpunkt verbunden ist. Er unterdrckt Lngsschwingungen und definiert eine Ansprech-schwelle, um zu verhindern, dass bereits ein Wegneh-men des Gases oder ein Gangwechsel am Zugfahr-zeug zu einer Bremsbettigung am Anhnger fhrt. Stodmpfer arbeiten geschwindigkeitsabhngig und entschrfen damit auch dynamische Kraftspitzen. Bei den Stodmpfern fr Auflaufeinrichtungen handelt es sich typischerweise um gasdruckbelastete Einrohr-dmpfer, die konstruktiv speziell fr die waagrechte

Kapitel 11Auflaufbremsanlagen

11

273

Einbaulage ausgelegt sind. Durch ihre Gasausfahrkraft sind diese des Weiteren in der Lage, die Zugstange selbststndig wieder auszuschieben. Am hinteren Ende der Zugstange ist eine Anschlagscheibe aufge-schweit, die zum einen alle auftretenden Zugkrfte zum Gehuse hin bertragen muss, zum anderen eine definierte Bettigungsflche fr den Umlenkhebel bietet. Der Umlenkhebel hat die Aufgabe Bettigungs-weg und -kraft zur bertragungseinrichtung, meist einem Bremsgestnge oder dem Hauptzylinder, ent-sprechend des gewhlten Hebelverhltnisses iH0 des bersetzungshebels, weiterzugeben.

Hydraulische Auflaufeinrichtungen sind im We-sentlichen baugleich mit der mechanischen Ausfh-rung. Hier ist jedoch an der Auflaufeinrichtung ein hydraulischer Hauptzylinder angeflanscht, der ber eine Druckstange bettigt wird. Diese ist gelenkig mit dem bersetzungshebel verbunden. Das vom Haupt-zylinder verdrngte Volumen stellt den Volumenbe-darf der Radzylinder sicher, welches zur Einhaltung des Mindestzuspannweges an den Radbremsen erfor-derlich ist [1].

Die Feststelleinrichtung, bei einer Auflaufbrems-anlage mit wegabhngiger Rckfahrautomatik besteht aus einem Handbremshebel, zwingend kombiniert mit einem Federspeicher (s.11.2.2.3).

Wenn der Anhnger auf das Zugfahrzeug aufluft wirkt die Deichselkraft FK,x auf die Zugkupplung. Da-

bei muss zuerst die Ansprechschwelle FKK,max,Schub berwunden werden, um eine Reaktion am Ausgang der Auflaufeinrichtung hervorzurufen. Die Ansprech-schwelle FKK,max,Schub muss in Abhngigkeit vom An-hngergewicht FG,zul,Anh folgende Bedingung erfllen:

0,02 FG,zul,Anh FKK,max,Schub 0,04 FG,zul,Anh

(11.1)

Nach berwindung der Ansprechschwelle FKK,max,Schubwird die Zugstange um einen bestimmten Auflaufweg (s..Abb.11.2) eingeschoben und entsprechend dem Hebelverhltnis des Umlenkhebels iH0 der Auflauf-einrichtung untersetzt. Neben der gewhlten ber-setzung von iH0 ist der Wirkungsgrad H0 der Auf-laufeinrichtung, der sich aus dem Verhltnis der Ein-gangskraft am Kupplungskopf zu der Ausgangskraft am Anschlusspunkt der bertragungseinrichtung ergibt, zu beachten.

Daneben muss die wirksame Kraftbersetzung der Auflaufbremsanlage iK beachtet werden. Diese setzt sich aus dem Verhltnis von Anhngerbrems-kraft FB, Anh und Kupplungslngskraft FK,x zusammen.

iK = FBAnhFK,x

(11.2)

.Abb.11.1 Gespann mit auflaufgebremsten Anhnger

.Abb.11.2 Schematische Darstellung einer mechanischen Auflaufbremsanlage

Vorwrtsfahrt

FK, x

1 S 1

l1l2

S 2 2

F

F

F

F

F

11.2 Aufbau und Wirkung der Bremsanlage11

274

Aus den Vorgaben der ECE-Richtlinie R13 resultiert eine mindest wirksame Kraftbersetzung iK = 5. Deut-lich berhhte Kraftbersetzungen fhren zum Blo-ckieren und zu geringe zu ungengender Bremskraft. Der Wert iK ist in erster Linie von den Reibungskrf-ten der Zugstange in der Auflaufeinrichtung abhngig. Steigen diese, sinkt iK entsprechend.

In der Praxis muss noch die Zusatzkraft Fzu,Aufl bercksichtigt werden. Diese setzt sich aus Grund-reibungskrften (Passung und Schmierung von glei-tenden Teilen) und Krften der Zusatzteile, wie z.B. Federkrften zusammen. Dabei gilt, nach der ECE-Richtlinie R13, fr die an der Zugkupplung gemessene Druckkraft folgendes:

FKK,max,Druck = FK,x (11.3)

FK,x,zul = 0,1 Fzul,Anh g (11.4)Die eingeschobene Zugstange wird, wenn das Zug-fahrzeug aufhrt zu bremsen oder wieder beschleu-nigt, herausgezogen. Dabei muss analog dazu die ge-messene Zugkraft

FKK,max,Zug = FK,x (11.5)

in den Bereichen gem nachstehender Formel liegen:

0,1 FG,zul,Anh FKK,max,Zug 0, 5 FG,zul,Anh

(11.6)

Ein auflaufgebremster Anhnger stellt auch ein Schwingungssystem dar iK entspricht dabei der Regelkenngre x [2] und muss auch als solches be-


11

.Abb. 11.3 a Mechanische Auflaufeinrichtung. b Hydraulische Auflaufeinrichtung

Anschlagscheibe

Gehuse

Federspeicher(verdeckt)

bersetzungshebel bertragungseinrichtungBremsgestnge

ZugkugelkuplungoderZugse

Feststellbremshebel

Stodmpfer

ZugstangeAbreiseil

Hauptzylinder

Bremsleitung

Duckstange

BremsgestngeFeststellbremse

a)

b)

275

trachtet werden. Ein in dieser Weise schwingungsf-higes System, das gleichzeitig Regelsystem ist, reagiert naturgem auch auf Stranregungen, die einen un-ruhigen Bremsablauf hervorrufen knnen, was u.U. bis zum unangenehmen stoweisen Bremsen des An-hngers fhrt [3]. Die notwendige Stabilitt des Sys-tems erfordert daher in jedem Fall eine dmpfende Wirkung, die durch die gegebene Reibung in der Auf-lauf- und bertragungseinrichtung, sowie durch den speziellen Stodmpfer gewhrleistet wird.

Ein hydraulischer Dmpfer mit unterschiedlicher Druck- und Zugstufe hemmt die Einschub- und Aus-ziehbewegung der Zugstange.

Dies bedeutet, ist keine oder zu wenig Reibung in den Lagern der Zugstange vorhanden, wird ein berschwingen und damit eine zu hohe Anhnger-bremskraft FB,Anh erst bei groen Dmpferkonstanten verhindert [4]. Es entstehen kurzzeitig groe Kraft-bersetzungen iK, die die Rder zum Blockieren brin-gen. Hinzu kommt, dass eine bestimmte Dmpferkon-stante nicht berschritten werden darf, da iK sonst zu klein wird und der Anhnger nicht mehr stark genug abbremst. Ab einer gewissen Reibung in der Lagerung, wird ein berschwingen auch schon bei geringen Dmpferkonstanten verhindert.

Zusammengefasst heit das: iK ist von den Rei-bungskrften in der Zugstange und der Dmpferkon-stanten abhngig. Bei kleinen Reibungskrften und kleinen Dmpferkonstanten wird die Kraftberset-zung iK und die daraus resultierende Bremskraft FB-,Anh zu gro. Bei groen Lagerreibwerten und groer Einschubdmpferkonstante wird dagegen FB,Anh und iK zu klein. Beide Flle sind unerwnscht, weil in Fall 1 die Rder blockieren knnen und in Fall 2 ist die Bremskraft zu gering [4].

bertragungseinrichtungDie bertragungseinrichtung ist unmittelbar an den bersetzungshebel angeschlossen. Zum Beispiel wird bei der mechanischen bertragungseinrichtung das Bremsgestnge, bei hhenverstellbarer Zugdeichsel eventuell ein zustzlicher Bowdenzug, bzw. beim hyd-raulischen Bremssystem die Druckstange des Haupt-zylinders ber einen Gabelkopf gelenkig angebunden.

Die bertragungseinrichtung hat die Aufgabe Ausgangskraft bzw. -druck sowie Bettigungsweg bzw. -volumen der Auflaufeinrichtung an die Rad-bremsen weiterzuleiten. In der bertragungseinrich-tung (Bremsgestnge) ist bei mechanischen Brems-anlagen immer ein Bremsausgleich integriert. Dieser gewhrleistet, dass die Bettigungskraft gleichmig auf die Radbremsen verteilt wird. Bei hydraulischen Bremsanlagen werden die Radzylinder der Radbremse

durch den hydraulischen Druckausgleich gleichmig beaufschlagt.

Whrend bei einer reinen Gestngebertragung ohne Zwischenbersetzung der Wirkungsgrad H1 blicherweise mit 1,0 angenommen wird, ist bei zu-stzlich in der bertragungseinrichtung integrierten Bowdenzgen, je nach Verlegung, ein entsprechender Wirkungsgrad zu bercksichtigen. Bei den heute ver-wendeten Bowdenzgen mit Kunststoffauskleidung der Flachdrahtspirale werden bei einer typischen Ver-legung im S-Schlag Wirkungsgrade im Bereich von ca. 90% erreicht [5].

Es mssen die Auswirkungen auf den Gesamt-wirkungsgrad H bercksichtigt werden, der sich aus dem Wirkungsgrad der Auflaufeinrichtung H0 und dem Wirkungsgrad der bertragungseinrichtung H1 zusammensetzt

H = H0 H1 (11.7)Neben der bersetzung iH0, die der Auflaufeinrich-tung zugeschrieben wird, kann eventuell noch eine Zwischenbersetzung iH1 in der bertragungseinrich-tung existieren. Beides zusammen wird als Wegber-setzung der Auflaufeinrichtung iH, d.h. der Weg vom Kupplungskopf bis zum Bremshebel, bezeichnet.

iH = iH0 iH1 (11.8)

Bei hydraulischen bertragungseinrichtungen ergibt sich aus der Reibung im Hauptzylinder ein typischer Wirkungsgrad von

H0 = 0,95 (11.9)

RadbremseDie in heute gngigen mechanischen Auflaufbrems-anlagen verwendeten Radbremsen sind vom Konst-ruktionsprinzip hnlich aufgebaut. Es handelt sich meist um Trommelbremsen in Simplex-Bauweise. Bei der mechanischen Ausfhrung werden Bremsen mit einer Spreizhebelbettigung und bei der hydrauli-schen Variante Radzylinder verwendet. In beiden Fl-len verfgt die Radbremse zustzlich ber eine wegab-hngige Rckfahrautomatik. Die Rckfahrautomatik wird durch verschiedene Konstruktionen gelst:a. Bremse mit einer zweiteiligen Sekundrbackeb. federbelasteter Kipphebel an der Backenabstt-

zung des Sekundrbackens

Es soll hier insbesondere das zuerst genannte System der Rckfahrautomatik (a) beschrieben werden, wo-

11.2 Aufbau und Wirkung der Bremsanlage11

276

bei die anderen Systeme mit dem Kipphebel im Prin-zip die gleiche Funktion in Bezug auf die Rckfahr-automatik ausfhren.

Die Bremse ist mit einer einteiligen und einer zwei-teiligen Bremsbacke ausgestattet. Die geteilte Brems-backe besteht aus einem Bremsbackentrger mit zwei Bolzen. Auf diesen Bremsbackentrger ist eine Kur-venbacke aufgesteckt, an der stirnseitig am Stegblech zwei Kurven angeordneten sind. ber zwei seitlich montierte Rckzugfedern werden Bremsbackentrger und Kurvenbacke zusammengehalten. Diese ist gegen die Federkraft radial beweglich, wobei sie mit den Kurven auf den beiden Bolzen im Bremsbackentrger gleitet. Die Kurven sind so gestaltet, dass die radiale Bewegungsmglichkeit durch die beiden Bolzen nach beiden Seiten begrenzt ist. Durch die Zugfedern wird die Kurvenbacke mit dem Anschlag der einen Kurve in Richtung Spreizwerk bzw. Radzylinder gegen den Bolzen im Bremsbackentrger gezogen. Damit ist ein fester Absttzpunkt beim Bremsvorgang in Vorwrts-fahrt gegeben [6].

11.2.2 Funktionen

BetriebsbremseVorwrtsfahrtBeim Abbremsen des Zugfahrzeuges in Vorwrtsfahrt luft der Anhnger aufgrund seiner Massentrgheit auf das Zugfahrzeug auf. Dabei wird an der Auflauf-einrichtung die Zugstange eingeschoben und an der Bettigungseinheit der Bremsen (Spreizschloss oder Radzylinder) Bettigungskraft und -weg erzeugt. Die Bremsbacken werden gegen die Bremsflche der Bremstrommel gedrckt und ber die Reibung zwi-schen Bremsbelag und Bremstrommel entsteht eine Bremskraft, so dass der Anhnger abgebremst wird.

RckfahrautomatikRckwrtsfahrtDie Auflaufeinrichtung kann prinzipiell nicht zwi-schen einem Auflaufen oder Zurcksetzen des An-hngers unterscheiden. Bei Anhngern ohne Rck-fahrautomatik werden beim Zurckstoen die ein-geleiteten Bettigungskrfte so gro, dass die Rder blockieren. Die Radbremse mit Rckfahrautomatik reagiert dagegen auf den Drehrichtungswechsel der Trommel von Vorwrts- in Rckwrtsfahrt. Beim Zu-rckstoen des Anhngers wird, ebenfalls wie beim


11.Abb.11.4 Mechanische Radbremse mit Rckfahrautomatik

Drehri

chtun

g der

Brems

dromm

el

Vorw

rtsfah

rt

Bremstrger

einteilige Bremsbacke

Nachstellvorrichtung(zugleich Backenabsttzung)

max. freiwerdender Spreizweg

Spreizwerk

Bremstrommel

Stellung des KurvenbackensBremsen in Vorwrtsfahrt

Kurve (Kurvenbahn)Kurvenbacke

Bolzen

oberer Anschlag Vorwrtsfahrt(Betriebs- und Feststellbremse)Rckzugfeder

unterer Anschlag Vorwrtsfahrt(nur Feststellbremse)Bolzen

Kurve (Kurvenbahn)

Bremsbackentrger

Bewegungsrichtung der Kurvenbackebei Rckwrtsfahrt(Rckfahrautomatik trittin Funktion)

277

Auflaufen bei Vorwrtsfahrt-Bremsung, die Auflauf-einrichtung aktiviert. Die Bremsbacken legen sich an die Bremsflche der Trommel an und erzeugen eine Reibkraft. Durch diese Reibkraft und den Wechsel der Drehrichtung der Trommel in Rckwrtsfahrt wird die Kurvenbacke radial in Richtung Nachstellvorrich-tung (Backenabsttzung) verschoben. Die Wegabhn-gigkeit des Systems stellt sich wie folgt dar:

Die Kurven am Stegblech der Kurvenbacke sind so ausgebildet, dass sie bei der radialen Verschiebung in Rckwrtsfahrt ber den Bremsbackentrger Spreiz-weg an der Spreizeinrichtung und damit Auflaufweg an der Auflaufeinrichtung freigeben. Dies ist so be-messen, dass die Zugstange an der Auflaufvorrich-tung bis zum Anschlag eingeschoben werden kann. Ab diesem Zustand ist dann keine Bettigungskraft mehr vorhanden. Die Bremskraft wre theoretisch auf den Wert 0 reduziert, wenn nicht die beiden Fe-dern, die versuchen den Belagtrger in Drehrichtung Vorwrtsfahrt zu ziehen, ber die Kurven eine kleine Restspreizkraft erzeugen wrden. Daraus resultiert ein geringes Restbremsmoment in Rckwrtsfahrt. Der Anhnger kann damit ohne Schwierigkeiten zu-rckgestoen werden (max. zul. Bremswirkung 8% FG,zul,Anh n. ECE R13).

Beim bergang vom Rckwrtsstoen des An-hngers in Vorwrtsfahrt wird die Zugstange der Auf-laufeinrichtung ausgezogen, die Bremse gelst und damit kann die Kurvenbacke wieder in ihre ursprng-liche Lage Bremsstellung Vorwrtsfahrt zurckge-zogen werden. Die Bremse ist nun als Auflaufbremse in Vorwrtsfahrt wieder voll wirksam.

Die Rckfahrautomatik der Bremse erfllt aber noch eine weitere wichtige Funktion und zwar das Strecken des Gespanns nach dem Wechsel vom Zu-rckstoen des Anhngers am Hang in die Vorwrts-fahrt. ber die besonders ausgebildete Kurvenform an der Backe wird beim Drehrichtungswechsel der Bremstrommel in Vorwrtsfahrt die Kurvenbacke radial in Richtung Absttzpunkt Vorwrtsfahrt mit-genommen, weil permanent ein Anpressdruck der Bremsbacken gegen die Bremstrommel und damit eine Reibkraft gegeben ist. Dadurch wirkt eine Gegen-kraft auf die Bettigungseinheit der Bremse bis die Kurvenbacke wieder am Absttzpunkt Vorwrtsfahrt anliegt. Die Zugstange an der Auflaufeinrichtung wird wieder ausgeschoben. Das Gespann hat sich gestreckt.

Die Funktion der Betriebsbremse in Vorwrts-fahrt hangabwrts ist also nach dem Rckwrtsschie-ben des Anhngers gegen eine Steigung wieder voll vorhanden.

FeststellbremseDie Feststellbremse muss gem gesetzlicher Vorga-be unabhngig von der Auflaufeinrichtung und rein mechanisch wirken. Bei Bettigung des Handbrems-hebels erfolgt die Kraftbertragung mittels Bremsge-stnge und Seilzug auf die Radbremse. Ein Federspei-cher am Handbremshebel sorgt bei der mechanischen Variante der Radbremse dafr, dass bei eingelegter Handbremse kein selbststndiges Lsen erfolgt, auch dann nicht, wenn an den Radbremsen eine Dreh-richtungsumkehr von Vorwrts- in Rckwrtsfahrt erfolgt. Der Federspeicher gleicht die durch die Rckfahrautomatik erzeugte Wegfreigabe voll aus, so dass eine ausreichende Bremswirkung sowohl fr die Vorwrts- und insbesondere auch fr die Rckwrts-fahrtrichtung erhalten bleibt. Der Bettigungsweg des Federspeichers ist so bemessen, dass sich in Rck-wrtsfahrt die Kurvenbacken bis auf den Anschlag des zweiten Bolzens in Richtung Bremsbackenabsttzung (Nachstellvorrichtung) verschiebt und dann dort ab-sttzt. Damit kann dann in Rckwrtsfahrt das der Bettigungskraft entsprechende Bremsmoment voll aufgebaut werden (Mindest-Bremswirkung: 18 % Geflle oder Steigung). Beispiele von verschiedenen Ausfhrungen von Federspeichern s.. Abb. 11.5 bis 11.7. Wie bereits oben angesprochen, muss gem ge-setzlicher Vorschrift, bei hydraulischem Bremssystem der Feststellmechanismus ebenfalls rein mechanisch wirken. ber einen Hebelmechanismus in der Bremse zwischen den beiden Bremsbacken werden diese ge-spreizt. Hierauf hat aber insbesondere die Rckfahr-automatik keinen Einfluss.

Fr die Feststellbremse stehen zwei Ausfhrun-gen fr den Handbremshebel zur Verfgung. Der Zahnsegmenthebel und der Totpunkthebel mit und ohne lgedmpftem Federspeicher. In der Version mit einem Totpunkthebel (. Abb. 11.5 und 11.6) er-hlt der Handbremshebel in der Ruhelage automatisch eine Schlie- und Rckhaltekraft gegen ein selbsttti-ges Lsen. Erst beim Bettigen des Handbremshebels wird der Totpunkt (Wirkungslinie ber dem Dreh-punkt des Handbremshebels) berschritten und da-mit die Wirkung der Federkraft zur Bettigung der Bremsanlage freigeben. Bei der Zahnsegment-Aus-fhrung (.Abb.11.7) ist besonders darauf zu achten, dass der Handbremshebel bis zum letzten Zahn ange-zogen wird, damit das Federspeicherpaket bezglich Kraft und Weg maximal vorgespannt wird.

Der Handbremshebel mit dem Federspeicher kann entweder indirekt ber einen Mitnehmer auf den bersetzungshebel oder direkt auf die bertra-gungseinrichtung wirken und damit die Bremsen be-ttigen.

1111.2 Aufbau und Wirkung der Bremsanlage

278

.Abb.11.6 Totpunkt-Feststellhebel mit Federspeicher (ohne Auflaufeinrichtung)

bersetzungshebel

Federspeicher

bertragungseinrichtung(Bremsgestnge) Mitnehmer bersetzungshebel

.Abb.11.7 Zahnsegment-Feststellhebel mit Federspeicher (ohne Auflaufeinrichtung)

Handbremshebel

Federspeicher

bertragungseinrichtung(Bremsgestange)

Zahnsegment


11

.Abb.11.5 Totpunkt-Feststellhebel mit lgedmpftem Federspeicher

Handbremshebel

bersetzungshebel

Gedmpfter Federspeicher

bertragungseinrichtung(Bremsgestange)

Mitnehmer fr bersetzungshebelAbreiseil

279

AbreibremseDie Abreibremse ist mit der Feststellbremse kombi-niert. Das Abreiseil mit Karabiner und Abreiring mit definierter Abreikraft ist einerseits am Hand-bremshebel und andererseits am Zugfahrzeug befes-tigt. Im Fall einer unbeabsichtigten Trennung des An-hngers vom Zugfahrzeug wird der Handbremshebel durch die Zugwirkung des Abreiseiles gespannt, bzw. ber den Totpunkt gezogen. Die Feststellbremse wird bettigt und am Anhnger wird eine Notbremsung ausgelst. Dies verhindert, dass der Anhnger nach der Trennung ungebremst weiterrollt.

11.3 AuslegungderBremsanlage

11.3.1 ZuordnungsberechnunggemRichtlinieECER13,AnhangXII

Ausschlaggebend fr die Auslegung der Bremsan-lage ist immer die Zuordnungsberechnung. Mit ihr wird nachgewiesen, dass Auflaufeinrichtung und Radbremsen, die zunchst getrennt voneinander ge-prft worden sind zusammen funktionieren und den gesetzlichen Vorgaben nach der ECE-Richtlinie R13 entsprechen. In diese Berechnung gehen Faktoren wie Kraft-, Weg- und Rckfahrbedingungen ein.

Wie bereits vorher in Abschn.11.2.1.1 zu sehen war, besteht eine gesetzliche Forderung nach einer Min-destkraftbersetzung iK 5.

Folgende Bedingungen mssen erfllt sein, dass eine Zuordnung nach Vorschrift gewhrleistet ist:

Kraftbersetzung Hebelbersetzung Weg-bersetzung

iHK iH iHW

Fr die mechanische Auflaufeinrichtung gilt:

FB, r dyn

+ nB pRck,B(FK,x,zul Fzu,Aufl)

1H0 H1 iH0 iH1 sAufl,eff

iB sBacken,min

(11.10)

mit:

= MBFBet,B FRck,B ,

(11.10a)

FB, = Bremskraft unter Bercksichtigung des Rollwi-derstandes (blicherweise 1%) und nB = Anzahl Rad-bremsen

Kraftbersetzung iHK

i HK =FB,,Roll r dyn

+ nB pRck

(FK,x,zul Fzu,Aufl) 1H0 H1

(11.11)

sBacken,min : minimaler Zuspannweg der Bremsbacken (in Millimetern)a) fr Trommelbremsen gilt:

sBacken,min = 2,4+ 41000 2 r Trom (11.11a)

Hierbei ist 2r der Durchmesser der Bremstrommel in Millimeternb) fr Scheibenbremsen mit hydraulischer bertra-

gungseinrichtung gilt:

sBacken,min = 1,1 10 V60AR,Zyl,Kolben

+ 11000

2 rTrom (11.11b)

wobei:V60 = Flssigkeitsvolumenaufnahme einer Rad-

bremse bei einem Druck, der einer Bremskraft von 1,2 FB,erf = 0,6 FG,zul,Anh und einem hchsten Reifen-durchmesser entspricht.

2 rTrom = uerer Durchmesser der Bremse (V60 in cm; AR,Zyl,Kolben in cm und rTrom in mm)

Hebelbersetzung iH (siehe Gl. 11.8)

iH = iH0 iH1

Wegbersetzung iHW

i HW = sAufl,effiB sBacken,min

(11.12)

11.3.2 Kraftschlussausnutzung

Zustzlich zur Zuordnungsberechnung sollte in spe-ziellen Fllen die Kraftschlussbeanspruchung an den

11.3 Auslegung der Bremsanlage11

280

Achsen des Anhngers geprft werden. Diese soll ermitteln bei welcher maximalen Abbremsung die Blockiergrenze erreicht wird. Dabei ist auch die Ab-bremsung des ganzen Zuges zu beachten. Das Kraft-schlussverhalten wird umso besser, je nher die mg-lichen Gleitgrenzen beieinander liegen [3]. Damit ist die Abbremsung der einzelnen Achsen von Zugfahr-zeug und Anhnger gemeint. In der Praxis blockie-ren die Rder in einer bestimmten Reihenfolge und fangen somit zu gleiten an. Dabei ist darauf zu achten, dass zuerst die Vorderrder des Zugfahrzeugs, dann die Rder des Anhngers und zuletzt die Hinterrder des Zugfahrzeugs blockieren. Damit wird verhindert, dass der Zug beim Fahren einknickt oder der Anhn-ger ausbricht.

Bei Betrachtung der dynamischen Sttzlast FSttz, die sich aus anschlieender Formel (1120) ergibt, zeigt sich, dass diese auer von der Fahrzeuglngs-beschleunigung und der Schwerpunkthhe auch ber die Deichsellnge zwischen Kupplung und Radauf-standspunkt beeinflusst wird. Daraus ist erkennbar, dass auflaufgebremste Anhnger zweckmigerweise einen niedrigen Schwerpunkt und eine lange Deichsel haben sollten, um die das Regelverhalten der Auflauf-einrichtung strenden Reibungskrfte zu minimieren.

Fr die Krfteverteilung am Zugfahrzeug und An-hnger ergibt sich nach .Abb.11.8 Folgendes.

Pkw

Gewichtskrfte: FG,Zfz= m Zfz g = FAchse,v+ FAchse,h

(11.13)

Bremskrfte: FB,Zfz = zZfzFG,zul,Zfz

(11.14)

Anhnger

Gewichtskrfte: FG,zul,Anh= mAnh g = FSttz+ FAchse,Anh

(11.15)

Bremskrfte: FB,Anh = zAnhFG,zul,Anh

(11.16)

Pkw + Anhnger

Achslastsumme:

FG,Achse,Zfz = FG,Achse,Zfz,v+ FG,Achse,Zfz,h

(11.17)

Bremskonstante:

BK = FK,xz mzul,Anh

(11.18)

dyn. Achslast des Anhngers:

FG,Achse,Anh,dyn = FG,Achse,Anh,leer z FG,zul,Anh hs,Anh BK hk

lD

(11.19)

dyn. Sttzlast:

Fsttz,dyn = Fsttz,Anh,leer+ z FG;zul,Anh hS,Anh BK hk

lD

(11.20)

dyn. Achslasten des Pkw:

.Abb.11.8 Schematische Darstellung des Gespanns

ZFzul, Zfz

Fzul, Zfz

l

hKhS, Anh

l lD

Fzul, AnhFK, xFSttz

FG, Achse, Zfz,v FAchse FB

ZFzul, Anh

FK, xhS, Zfz

FG, Achse, Zfz, h


11

281

FG,Achse,Zfz,v,dyn = FG,Achse,Zfz,v,leer l

l Fsttz,Anh,leer + z

(hS,Zfz FG,zul,Zfz + hk BK FG,zul,Anh

l

ll(hS,Anh BK hk

) FG,zul,AnhlD

)

(11.21)

FG,Achse,Zfz,h,dyn = FG,Achse,Zfz,h,leer+(1+ l

l

) Fsttz,Anh,leer z

(hS,Zfz Fzul,Zfz + hk BK FG,zul,Anh

l

(1+ l

l

)(hSA,nh BK hk

) FG,zul,AnhlD

)

(11.22)

[3]Daraus ist ersichtlich, dass sich die Bremskraftvertei-lung z.B. bei einem Pkw durch die dynamische Sttz-last des auflaufgebremsten Anhngers verndert. Bei einem beladenen Pkw ohne Anhnger liegt die Brems-kraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse etwa bei 65:35. Mit einem gebremsten Anhnger sollte diese etwa bei 50:50 liegen, was allerdings nicht der Fall ist. Da die Bremskraftverteilung des PKW auf das alleinfahrende Fahrzeug abgestimmt sein muss, weil sonst die nach EG oder ECE vorgeschriebenen Reibungskurven nicht eingehalten werden knnen, ist entweder der erforderliche Kraftschlussbedarf beim Mitfhren eines Anhngers unbefriedigend hoch oder die erzielbare Abbremsung im Zug unbefriedigend niedrig. Abhilfe knnte nur ein auf die dynamischen Lastnderungen der Pkw-Hinterachse reagierender Bremskraftregler (ALB) bringen, zusammen mit einer fr den allein fahrenden PKW nicht nutzbaren Er-hhung der mglichen Bremskrfte an den Hinter-rdern [3].

11.3.3 ABS-Vertrglichkeit

Fast allgemein werden Pkws mit einem Anti-Blockier-System (ABS) ausgestattet. Daraus folgt, dass immer mehr auflaufgebremste Anhnger mit ABS-gebrems-ten Zugfahrzeugen verbunden werden.

Mageblich fr die Bremsstabilitt bzw. Kurs-haltung beim Bremsen ist das Blockierverhalten der einzelnen Achsen des Zuges. Beim Anhngergespann ohne ABS blockiert in der Regel die Vorderachse des Pkws zuerst, da sie durch die auftretende dynamische Sttzlast entlastet wird. Spter blockiert die Achse des Anhngers und zuletzt die Hinterachse des Pkw.

Ist das Zugfahrzeug mit ABS ausgerstet, bringt dies wesentliche Vorteile fr das gesamte Gespann mit sich. Das ABS versucht den Kraftschluss an beiden Achsen des Zugfahrzeugs voll auszunutzen, sofern die installierte Bremskraftverteilung dazu ausreicht.

Damit nun die Anhngerrder nicht vor der ABS-Regelung blockieren, muss die wirksame Kraftber-setzung der Auflaufbremsanlage ik 6 sein. Andern-falls blockieren die Rder des Anhngers vor der ABS-Regelung und der Anhnger kann seitlich ausbrechen. Unter der Vorraussetzung, dass die Kraftschlussaus-nutzung des Zugfahrzeuges ber der des Anhngers liegt, muss das ABS des Zugfahrzeuges voll regeln bevor der Anhnger seine Kraftschlussgrenze erreicht hat. Dann ist sichergestellt, dass der Anhnger dem Zugfahrzeug folgt und nicht seitlich ausbricht.

11.4 WartungPflege

Zu den weiteren Vorteilen der Auflaufeinrichtung ge-hren, durch die generell einfache Konstruktion des Systems bedingt, lange Wartungsintervalle.

Generell sind die Bedienungs- und Wartungsan-leitungen der jeweiligen Hersteller zu beachten.

11.4.1 Wartung

Die Auflaufeinrichtung muss einmal im Jahr oder alle 5000km berprft und nachgeschmiert werden. Die Gleitlager der Zugstange werden durch zwei Schmier-nippel oben am Gehuse nachgeschmiert und ebenso sind alle Lagerstellen und Gleitflchen an der Auflauf-einrichtung, aber auch der Zugkugelkupplung nach-zuschmieren. Zustzlich muss die Ansprechschwelle berprft werden. Dazu muss die Zugstange voll in die Auflaufeinrichtung eingeschoben werden. Dies er-fordert etwas Kraftaufwand. Die Zugstange muss da-nach durch das Gaspolster im hydraulischen Dmpfer wieder selbstttig in die Ausgangsstellung ausfahren. Bei hydraulischen Auflaufeinrichtungen ist einmal im Monat oder alle 1500 km der Stand der Brems-flssigkeit im Ausgleichsbehlter am Hauptzylinder zu kontrollieren. Alle 1 bis 2Jahre oder alle 30.000 bis 40.000 kmist die Bremsflssigkeit zu erneuern. Alle

11.4 Wartung Pflege11

282

1 bis 2 Jahre oder alle 15.000km sind smtliche fle-xiblen Bremsschluche und alle Bremsleitungen auf Verschlei, Korrosion bzw. auf Beschdigungen und die Verschraubungen auf Dichtheit zu kontrollieren. Verschlissene oder beschdigte Teile sind unbedingt zu erneuern.

Bei Kugelkupplungen mit Spurstabilisierungen sind besonders die Wartungs- und Pflegeanleitungen der jeweiligen Hersteller zu beachten.

Einmal im Jahr oder alle 5000km muss der Brems-belagverschlei kontrolliert werden. Dieses War-tungsintervall ist eine Empfehlung. Je nach Einsatz (stndige Bergfahrten oder Dauereinsatz in Spedition) muss dieses ggf. verkrzt werden. Bei einer Restbelag-strke von weniger als 1,5mm sind die Bremsbacken und ggf. auch die Backenrckzugsfedern zu erneuern.

Der Belagverschlei vergrert den Auflaufweg an der Zugstange der Auflaufeinrichtung. Wenn sich der Auflaufweg auf mehr als zwei Drittel des Gesamt-auflaufweges vergrert hat, mssen die Radbremsen nachgestellt werden.

Bei hydraulischen Radbremsen ist insbesonde-re die Dichtheit des Haupt- bzw. der Radzylinder zu kontrollieren. Der Kolben des Radzylinders, der dem Bremsbackentrger zugeordnet ist, ist wegen der Weg-freigabe in Rckwrtsfahrt fr einen greren Kol-benhub ausgelegt. Hier muss darauf geachtet werden, dass die Radzylinder bzw. Kolben nach berprfung bzw. Austausch entsprechend montiert werden.

Des Weiteren muss darauf geachtet werden, dass die gesamte hydr. Bremsanlage jeweils einwandfrei entlftet ist bzw. wird.

Bei jedem Service sind die Seilzge auf Leicht-gngigkeit zu prfen. Schadhafte bzw. schwer-gngige Seilzge sind auszutauschen.

Wartungs- und Reparaturarbeiten an der gesam-ten Bremsanlage drfen nur von Fachwerksttten mit entsprechend geschultem Personal durchgefhrt wer-den. Bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten drfen nur Original-Ersatzteile verwendet werden [6].

Wird am Gestnge gearbeitet, muss immer die Si-cherung der Feststellbremse angebracht werden. Der


11.Abb.11.9 Bremse mit automatischer Nachstellung

283

Federspeicher erzeugt so groe Krfte, dass schwere Verletzungen die Folge sein knnen.

11.4.2 Nachstellung

Die Nachstellung der Bremsbelge dient dazu, den ge-gebenen Belagverschlei auszugleichen und somit die Bettigungswege an den Radbremsen und damit auch an der Auflaufeinrichtung zu minimieren und mg-lichst konstant zu halten. Bei der Auflaufbremsanlage ist das sehr wichtig, um die Wegbersetzung der Auf-laufeinrichtung iH konstant zu halten.

Die Nachstellung der Bremsanlage erfolgt keines-falls am Gestnge der Auflaufbremsanlage, sondern immer an den Radbremsen. Beim Nachstellen ist dar-auf zu achten, dass die Zugstange der Auflaufeinrich-tung voll ausgefahren ist. Erst wenn die Bremsen ein-gestellt sind, kann gegebenenfalls das Bremsgestnge in der Lnge nachjustiert werden.

Die Nachstellung bei den Radbremsen der ver-schiedenen Hersteller ist unterschiedlich. Hier ist je-weils die Bedienungsanleitung der jeweiligen Herstel-ler zu beachten.

11.5 NeueEntwicklungen

11.5.1 AutomatischeNachstellunginderRadbremse

Seit kurzem gibt es Radbremsen fr auflaufgebremste Anhnger mit Rckfahrautomatik UND automati-scher Nachstellung. Kernproblem bei der Entwick-lung dieser Bremsen war lange Zeit die Kombination der beiden Automatiken. Es muss konstruktiv sicher-gestellt werden, dass bei Aktivierung der Rckwrts-automatik die automatische Nachstellung deaktiviert wird, um Fehlnachstellungen im Rangierbetrieb und damit ein Verkeilen der Radbremse zu verhindern.

Dieses Problem wurde gelst, indem in den se-kundren Bremsbacken sowie in den zugehrigen Backentrgern Kurvenbahnen integriert wurden, in deren Schnittpunkt ein Federbgel luft, welcher die Nachstelleinrichtung bettigt. Bei Vorwrtsfahrt findet keine Relativbewegung

zwischen Sekundrbacke und dem Backen-trger statt, so dass der Federbgel fest mit den Bremsbacken und deren Verschlei gekoppelt ist. Wird der Bremsbelagverschlei zu gro, zieht der Federbgel den Nachstellhebel ber die nchste Zahnflanke des Nachstellrades. Beim anschlieenden Lsen der Bremse wird dann das

11.5 Neue Entwicklungen11

.Abb.11.10 Anhngerfahrgestell mit elektronischer Stabilisierung

284

Nachstellrad einen Zahn weiter gedreht und die Bremse stellt sich nach.

Bei Rckwrtsfahrt wird die Sekundrbacke durch die Reibkrfte auf dem Backentrger nach unten verschoben, whrend die Bremse gleich-zeitig immer weiter aufgespreizt wird, bis die Wegreserven der Auflaufeinrichtung erschpft sind. Die Kurvenbahnen in Sekundrbacke und Backentrger sind nun so gestaltet, dass sich bei dieser Bewegung im Schnittpunkt kein Betti-gungsweg ergibt und der Federbgel still steht. Damit findet bei Rckwrtsfahrt keine Nachstel-lung der Radbremse statt.

Durch die automatische Nachstellung werden die Leerwege in der Auflaufbremsanlage dauerhaft mini-miert, wodurch sich ein sehr komfortables Bremsver-halten ergibt und die bei schlechter Bremseinstellung unvermeidlichen Deichselkraftspitzen vermieden werden. Durch das stets optimale Ansprechverhalten der Auflaufbremsanlage verkrzen sich die Bremswe-ge deutlich. Daher ist davon auszugehen, dass in we-nigen Jahren auch in Anhngern der Klasse O1/O2 die automatische Nachstellung der Radbremsen Pflicht werden wird.

11.5.2 ElektronischeAnhngerstabili-sierung

Whrend sich im Automobil zwischenzeitlich zahlrei-che Assistenzsysteme um die Fahrstabilitt kmmern, gibt es fr auflaufgebremste Anhnger erst seit einigen Jahren elektronische Stabilisierungssysteme. Diese be-stehen aus einem Sensor im Heck des Anhngers wel-cher fortwhrend Daten zum aktuellen Fahrzustand sammelt, dem Bordrechner mit Bettigungseinheit und einer Anzeigeeinrichtung vorne an der Deichsel.

Bei erkannter Instabilitt des Anhngerfahrver-haltens wird durch gezielte symmetrische Bremsein-griffe ausschlielich im Anhnger das Gespann stabilisiert. Bei schwachen Schlingerbewegungen wird die Stabilisierung im Wesentlichen nur durch die Zugstreckung und die entsprechende Verlangsamung des Gespanns in dem unterkritischen Geschwindig-keitsbereich erreicht. Werden die Schlingerbewegun-gen jedoch starker, fhrt der Anhnger unweigerlich auch entsprechende Wankbewegungen aus. Entspre-chend der wechselnden Radlasten ergibt sich hierbei ein asymmetrischer Bremseingriff mit hohen Rck-stellmomenten und reduzierten Lngskrften [7]. Be-dingt durch die Erkennung der Fahrzustnde und den Bremseingriff im Anhnger reagieren diese Systeme

feinfhliger und oftmals auch schneller als die um Anhngerfunktionalitt erweiterten Fahrdynamik-Regelsysteme der Zugfahrzeuge.

Die Wirksamkeit dieser elektronischen Systeme steht und fllt jedoch mit der Wirksamkeit der bettig-ten Radbremse im Anhnger, so dass solche Systeme sinnvollerweise nur mit Radbremsen mit automati-scher Nachstellung kombiniert werden sollten.

Literaturverzeichnis

1. Gimpl, G.: Manuskript zu Programmpunkt 4 der Veran-staltung Nr. 5123Z901031 zum Thema: Leichte Fahrzeug-anhnger, TV-Akademie Bayern/Hessen (1991)

2. Strasser, J.: Messtechnische Analyse und konstruktive Bewertung einer Radbremse fr Auflaufbremsanlagen, Diplomarbeit, Fachhochschule Rosenheim (29.9.1995)

3. Merz, H.: Vortragsmanuskript zum Thema: Bremsen an Wohnanhngern TV-Rheinland (03.12.83)

4. Mitschke, M., Sagan, E.: Theoretische Untersuchungen an Auflaufbremsanlagen fr Pkw-Anhnger. Dtsch. Kraftfahrzeugforschung und Straenverkehrstechnik, H.290. VDI-Verlag, Dsseldorf (1984)

5. Donath, E.: Bestimmung des Wirkungsgrades von Bremsseil-zgen unter Bercksichtigung der verschie-denen Bauarten und Einbauvarianten. Forschungsbe-richt der Vereinigung der Technischen berwachungs-Vereine e.V. Nr. 243

6. Loipl, H.: Knott GmbH Montage- Wartungsanleitung fr Hydraulische Auflaufbremsanlagen, 2.Aufl. (1998)

7. Strasser, J.: Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Verkehrs-technik/Fahrzeugtechnik, Nr. 657, Vortrag auf dem XXVII. internationalen u-Symposium vom 26/27. Okto-ber (2007)

8. Burckhardt, M.: Fahrwerktechnik: Bremsdynamik und Pkw-Bremsanlagen, 1.Aufl. Vogel Verlag, Wrzburg (1991)


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Kapitel - 11 Auflaufbremsanlagen11.1Einleitung11.2Aufbau und Wirkung derBremsanlage11.2.1Komponenten11.2.2Funktionen

11.3Auslegung der Bremsanlage11.3.1Zuordnungsberechnung gem Richtlinie ECE R13, Anhang XII11.3.2Kraftschlussausnutzung11.3.3ABS-Vertrglichkeit

11.4Wartung Pflege11.4.1Wartung11.4.2Nachstellung

11.5Neue Entwicklungen11.5.1Automatische Nachstellung in der Radbremse11.5.2Elektronische Anhngerstabilisierung

Literaturverzeichnis

Documents

Bremsenhandbuch || Auflaufbremsanlagen