Obwohl einige Oberklassenfahrzeuge nicht mehr auf hydraulisch aktivierte sondern auf Hybrid-Brake-by-Wire (elektromechanische) Bremssysteme setzen, verlassen sich die meisten Fahrer nach wie vor auf Hydraulikdruck, um ihr Fahrzeug zum Stillstand zu bringen.
Auch wenn Fahrzeuge über Jahrzehnte hinweg mit hydraulischen Bremssystemen ausgestattet wurden, gestaltet sich die Entwicklung eines Systems, das dem Fahrer Rückmeldung liefert und jederzeit und unter allen Bedingungen eine effektive Abbremsung gewährleistet, als sehr anspruchsvoll.
Während des Betriebs des Bremssystems beeinflussen mehrere Faktoren dessen Leistungsfähigkeit:
- Die Übertragung des Gewichts von den Hinterachsen auf die Vorderachsen, was eine stufenweise Modulation des Drucks auf die belasteten Räder erfordert.
- Der sogenannte „Knickpunkt“1), an dem der Servo seine Unterstützungsleistung und diese im Verhältnis zur Kraft des Pedals reduziert.
- Aufgrund des Drucks neigen die Rohre und Schläuche dazu, sich zu erweitern und den Leitungsdruck für den jeweiligen Pedalweg zu reduzieren (in Extremfällen beschreiben Fahrer diesen Umstand als ein „schwammiges Pedal“).
1) der Servo (auch Bremskraftverstärker) leistet eine progressive Unterstützung bis zum Knickpunkt, an dem die maximale Unterdruckunterstützung empfangen wird und jeder Anstieg des Ausgangsdrucks über diesen Punkt hinaus nur noch durch eine erhöhte Pedalkraft hervorgerufen wird. Würde die Unterstützung in dieser Phase nicht reduziert, würde dies zu einem Blockieren der Räder führen.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass mit der Einführung des Mehrkanal-ABS viele der Dynamikprobleme im Zusammenhang mit der Scheibenumdrehung und Gleitreibung im Vergleich zur Haftreibung einschließlich der Druckmodulation durch die Gewichtsverlagerung beim Bremsen gelöst wurden.
Jedoch können durch die Stotterbremsung bei aktiviertem ABS extrem schwankende und teilweise außergewöhnlich hohe Leitungsdrücke erzeugt werden, welche durch qualitativ hochwertige Drucktransmitter bestimmt werden müssen; zu diesem Zweck werden die Sensoren in der Entwicklungsphase in strategisch wichtigen Leitungen platziert.
Da im Betrieb Leitungsdrücke von etwa 100 bar auftreten können, ist es zwingend notwendig, dass alle Bauteile einschließlich der Rohre und Schläuche derart dimensioniert sind, dass sie diesem Druck standhalten; außerdem muss gewährleistet sein, dass das System diese vorgegeben Werte nicht überschreitet.
Das ist jedoch gar nicht so einfach, wenn man bedenkt, dass Rohre und Schläuche mit unterschiedlichen Querschnittflächen und Wandstärken zwar eine ähnliche Bremsleistung hervorrufen können, aber einige von ihnen möglicherweise eine nur geringfügige Druckfestigkeit aufweisen.
Der einzige Weg, dies zu überprüfen besteht in der genauen Messung des Leitungsdrucks, wenn das System vollständig unter Druck steht. Natürlich müssen sich diese Messwerte im Rahmen der Spezifikationen des Rohr- und Schlauchherstellers bewegen.
Darüber hinaus ist die Messung des Leitungsdrucks auch wichtig, um zu bestätigen, dass das Hebelübersetzungsverhältnis des Pedals den Betriebsdruck unter erschwerten Bremsbedingungen auf etwa 80 bar erhöhen kann. Wenn es nicht möglich ist, den gewünschten Druck leicht zu erzeugen, muss das Pedalübersetzungsverhältnis erhöht werden, bis dieser Druck erreicht wird.
Bei der Entwicklung eines Bremssystems müssen Ingenieure auch den richtigen Hauptbremszylinder wählen: Es ist einer der meistverbreiteten Irrtümer, dass ein größerer Hauptbremszylinder mehr Druck erzeugt. Während ein größerer Hauptbremszylinder einen größeren Hubraum schafft, bedarf es mehr Kraft, um den gleichen Druck wie ein kleinerer Zylinder zu erzeugen.
Während ein größerer Hauptbremszylinder mechanisches Spiel durch einen geringeren Pedalweg ausgleicht, ist mehr Kraft erforderlich, um den gleichen Betriebsdruck zu erzeugen. Durch den Einbau eines größeren Hauptbremszylinders erhält man ein „härteres“ Bremspedal, das für die gleiche Bremskraft eine wesentlich größere Pedalkraft erfordert. Wen man zum Beispiel von einem 3/4-Zoll-Hauptzylinder auf einen 1-Zoll-Zylinder umrüstet, führt dies zu einem Anstieg der erforderlichen Kraft auf die Schubstange um 77,7 %.
Eine Optimierung der Bremsleistung kann nur durch eine ausgeglichene Dimensionierung des gesamten Systems erzielt werden: Zum einen müssen Pedalkraft, Betriebsdruck und Hebelweg berücksichtigt werden; und zum anderen verlassen sich Hersteller während der Design- und Entwicklungsphase auf hochpräzise Drucktransmitter, die speziell für solche Anwendungen produziert werden.
