Benutzerdefinierte Suche
kfztech.de Logo    
Kfz-Technik Abkürzungs-ABC Auto Infos kfztech TV Unterricht Ausbildung
Fahrwerk  

Der Retarder (2)

zurück zu Teil 1 - der Retarder

Elektrodynamischer Retarder

Mit Hilfe von Magneten einen Lkw abbremsen das ist auf Japans Straßen bereits Realität, in Europa hingegen noch längst nicht. Der elektrodynamische Retarder ist vom Prinzip eine Wirbelstrombremse. Ein auf der Antriebswelle sitzender Rotor dreht sich in einem zuschaltbaren Magnetfeld und wird durch die entstehenden Wirbelströme abgebremst. Anbieter sind zum einen Voith und zum anderen die Fa. Kloft. Beide Systeme sollen vorgestellt werden.

 

Kloft Retarder

Die Fa. Kloft Retarder aus Limburg bietet elektrodynamische Retarder an, die in ein bestehendes System nachgerüstet werden können (Bild 12). Das maximale Bremsmoment des größten angebotenen Modells liegt bei 3300 Nm und ist für schwere Nutzfahrzeuge geeignet. Kleinere Modelle mit 420 Nm Bremsmoment finden auch in Wohnmobilen Verwendung.

Kloft Retarder

Bild 12 (Kloft) Der elektrodynamische Retarder von Kloft besteht aus einem Stator und zwei Rotoren. Der Stator wird im Rahmen des Fahrzeuges befestigt und unterbricht die Kardanwelle.

Der Retarder besteht hier aus einem Stator und zwei Rotoren. Das Bremsmoment ist abhängig von der Größe der Rotorspulen. Der Stator, der für den Aufbau des Magnetfeldes nötig ist, besteht aus einer Scheibe mit 8 Eisenkernen auf jeder Seite, auf denen die Erregerspulen befestigt sind. Dieser Stator wird im Rahmen des Fahrzeuges befestigt und unterbricht die Kardanwelle. Die Rotoren sind auf beiden Seiten des Stators mit der sich drehenden Antriebswelle verbunden. Durch Betätigen des 3 - 6 stufigen Bedienhebels, der in der Nähe des Lenkrades befestigt ist, wird die Retardier-Bremse über den elektronischen Steuerkasten mit Strom aus der Batterie gespeist und erzeugt ein magnetisches Feld. Die beiden, sich mit der Kardanwelle drehenden Rotoren durchlaufen das Magnetfeld und werden durch die Lorentzkraft in eine entgegen gerichtete Drehbewegung versetzt. Diese Verzögerung wirkt sich als Bremsung über die Hinterachse auf die Antriebsräder aus. Unabhängig von der gefahrenen Geschwindigkeit und des eingelegten Ganges wird das Fahrzeug gebremst. Schon bei geringen Geschwindigkeiten wirkt ein hohes Bremsmoment, auch bei ausgekuppeltem Gang. Die hierbei entstehende "kinetische" Energie wird in Wärme umgewandelt und über die Kühlrippen an die Umgebungsluft abgegeben. Die von Kloft entwickelten Rotoren haben einen Kühlluftdurchsatz von bis zu 36 m/s. Dadurch resultiert ein längeres hohes Bremsmoment. Bei Überhitzungsgefahr werden die Erregerspulen teilweise abgeschaltet. Durch den Einbau in den Kardanstrang ist der Retarder nicht auf hohe Motordrehzahl angewiesen, sondern die Leistung hängt von der Kardanwellendrehzahl ab. Die Bremsleistung ist dadurch fast bis zum Stillstand des Fahrzeuges vorhanden.

Der Kloft Retarder ist wartungsfrei durch ein auf Lebensdauer geschmiertes Lager. Durch ein Flansch-zu-Flansch-Maß von nur 300 mm ist der Einbau bei Sattelzugmaschinen ab einem Radstand von 3.500 mm in den Kardanstrang möglich, auch bei Fahrzeugen mit niedriger Rahmenbauweise. Er ist ABS kompatibel (Ein- und Ausschaltzeiten im Millisekundenbereich), wartungsfrei und problemlos nachrüstbar, da kein Eingriff in das Kühlsystem des jeweiligen Fahrzeuges notwendig ist. Die elektronische Steuerung steuert bzw. regelt die induktive Last der Bremse ohne Funkenbildung mit einem Minimum von elektromagnetischen Störungen. Um eine Tiefenentladung der Batterie zu verhindern, wird bei einstellbarer Schwelle der Retarder ausgeschaltet (Unterspannungsschutz). Des Weiteren beinhaltet diese Steuerung eine Stillstandsabschaltung, die den Retarder beim Unterschreiten einer Geschwindigkeit von ca. 3 km/h desaktiviert. Der Fahrer kann über den Bedienhebel bis zu sechs Stufen vorwählen. Als Option gibt es eine Brems-Tempomatfunktion, d.h. durch diese Funktion hält der Retarder bei Talfahrten selbstständig eine vom Fahrer vorgewählte Geschwindigkeit.

Magnetarder

Voith Turbo bringt in Zusammenarbeit mit dem japanischen Retarder-Hersteller SMI (Sumitomo Metal Industries) den Magnetarder (Offline Retarder Anbauweise) mit einem Bremsmoment von 650 Nm für Lkws im Gewichtssegment von 7,5 bis 16 Tonnen auf den Markt (Bild 13). Der Magnetarder arbeitet wie der Kloft Retarder nach dem Wirbelstrom-Prinzip. Er kommt dabei jedoch völlig ohne Hilfsenergie aus. Dazu ist im Stator eine Reihe der weltstärksten Permanentmagneten angebracht.

Magnetarder

Bild 13 (Voith) Der Magnetarder arbeitet wie der Kloft Retarder nach dem Wirbelstrom-Prinzip. Er kommt dabei jedoch völlig ohne Hilfsenergie aus. Dazu ist im Stator eine Reihe der weltstärksten Permanentmagneten angebracht.

Diese sind so angeordnet, dass die gegensätzlichen Pole einander gegenüberliegen (Bild 14). Im ausgeschalteten Zustand werden die Magnete so überbrückt, dass die Magnetkraft durch die Pole fließt. Beim Einschalten werden die Magnete mittels Luftdruck so positioniert, dass die Magnetkraft durch die Pole zum Rotor fließt. Es entstehen starke Wirbelströme, die den Rotor bremsen.

Magnetarder Funktion

Magnetarder Funktion

Zu den Vorteilen des Magnetarders zählt neben dem geringen Gewicht vor allem die geringe Wärmeentwicklung (Bei einem Abstand von 200 mm werden noch max. 60°C gemessen). Deshalb ist der lebenslang wartungsfreie Magnetarder für Erdgasfahrzeuge (CNG-Fahrzeuge) die in diesem Segment lange gesuchte Lösung. Der Magnetarder senkt die Reib-Arbeit der Betriebsbremse um 64 %. Die Installation des Magnetarders ist einfach, da keine elektrische Energie, keine zusätzliche Batterie oder Leistungsrelais erforderlich sind. Es sind nur Signalkabel und eine 6 mm Druckluftleitung nötig. Außerdem sind keine Gelenkwellenkürzungen notwendig.

Der kompakte und 39 Kilogramm leichte Permanent Magnet Retarder hat sich in Japan bereits seit 1990 bewährt, der Retarder ist dort in nahezu allen Highway-Bussen Standard und hat im LKW-Segment eine Rate von nahezu 40 Prozent. 2010 kam der erste Magnetarder aus der Voith Turbo-Produktion in Deutschland auf den Markt. Inzwischen (2011) sind sie im Daimler Benz Atego, im Iveco EuroCargo sowie in Bussen verschiedener Hersteller verfügbar.

Der Vorteil des Kloft Retarders sind sein niedriges Gewicht bei kleinen Abmessungen sowie seine einfache Anpassung sowohl an kleine als auch große Nutzfahrzeuge. Allerdings punktet der Voith Magnetarder dass er unabhängig vom Bordnetz arbeiten kann.

Retarder bieten Betreibern und Fahrern zahlreiche Vorteile

Retarder, ob elektro- oder hydrodynamisch, bieten eine hohe Dauerbremsleistung und das vor allem bei den heute gefahrenen hohen Geschwindigkeiten. Retarder sind echte Dauerbremsen, sie erhöhen die Sicherheitsreserve des Fahrzeugs, ob bei langen Gefällefahrten auf anspruchsvollen Serpentinenstrecken, auf Autobahnen im Verteiler- und Fernverkehr oder im städtischen Stop-and-go-Verkehr. Die Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs bleibt geschont. Dies bietet mehr Sicherheit im Gefälle und bei Anpassungsbremsungen und sichert kalte und einsatzfähige Betriebsbremsen für den Notfall.

Die Fa. Voith hat Tests mit schweren LKW durchgeführt. Auf der 4,8 km langen Teststrecke zwischen Guadix und Granada in Spanien, bei der das maximale Gefälle 7% und der Höhenunterschied 290 m beträgt wurden mit einem Voith Retarder® 85% weniger Betätigungen der Fußbremse gezählt und es konnte eine 56% höhere Durchschnittsgeschwindigkeit gefahren werden. Aber auch im Güterfernverkehr auf der Route Italien - Deutschland mit einer Gesamtstrecke von 3.164 km wurden 70 % weniger Betätigungen der Fußbremse sowie 36 % weniger Schaltungen gezählt und das bei einer 5,9 % höheren Durchschnittsgeschwindigkeit. Der Retarder überzeugt also besonders auf Gefällestrecken ist aber auch im Fernverkehr äußerst sinnvoll.

Fazit

Der Retarder ob hydrodynamisch oder elektrodynamisch ist eine äußerst sinnvolle Dauerbremse. Hydrodynamische Retarder bieten höchste Leistung und sind für schwere Fahrzeuge geeignet. Magnet-Retarder überzeugen durch geringes Gewicht und einfachem Einbau, was sie je nach Bauart für leichte bis schwere Fahrzeuge sinnvoll macht.

Durch den Retarder sind weniger Betätigungen der Fußbremse und deutlich weniger Schaltungen erforderlich. Dies bringt spürbar höhere Durchschnittsgeschwindigkeiten, was die eingangs gestellte Forderung nach höherer Transportleistung erfüllt. Aktive Retardernutzung spart neben der Zeit auch Kraftstoff ein. Neueste Ergebnisse einer Kraftstoffverbrauchsmessung in Zusammenarbeit mit einem neutralen Gutachter (TÜV SÜD Automotive GmbH, Garching) haben bestätigt, dass sich in Verbindung mit automatisierten Schaltgetrieben der Verbrauch um bis zu 0,33 l pro 100 km reduzierte. Außerdem werden die Betriebsbremsen geschont, Standzeiten und Serviceintervalle verlängert. Denn die Bremsbeläge halten bis zu 8mal länger, was natürlich auch der Umwelt hilft, denn ein Retarder spart ca. 96 kg Bremsstaub pro Fahrzeug ein (s. a. Rechenaufgabe Bremsstaub). Umgerechnet auf ca. 1 Million am Markt befindlicher Retarder bedeutet dies in etwa 100.000 t weniger Feinstaubbelastung. In Westeuropa werden jedes Jahr über 200 000 Stück schwere Nutzfahrzeuge verkauft, über 60 % davon noch ohne Retarder.

Für den Fahrer selbst bedeutet das Fahren mit einem kombinierten Antriebs-/Brems-Tempomat stressfreies Fahren bei sanften Bremsvorgängen. Retarder leisten somit einen wichtigen Beitrag für Fahrer, Material und für die Umwelt. Den Unternehmer freut es zudem, die Mehrkosten durch Retarder amortisieren sich meist schon in weniger als 2 Jahren.

Johannes Wiesinger, August 2009

Quellen: Voith, ZF, Kloft, MAN, Scania,
Bildquellen: Bild 1 MAN, Bild 8 ZF, Bild 12 Kloft, Bilder 2-7, 9-11, 13 Voith (Bild 4 abgeändert)

Rechenaufgabe Bremsstaub

Berechnen Sie

a) Wie viel Bremsstaub fallen bei einem Sattelzug mit und ohne Retardernutzung an.

b) Wie groß ist das Einsparpotenzial an Bremsstaub?

Folgende Parameter werden zugrunde gelegt:

  • Ein 40-Tonnen-Sattelzug (Zugmaschine 2 Achsen und Auflieger 3 Achsen) hat eine Laufleistung von 1.500 000 km.
  • Eine Achse benötigt 4 Stück Bremsklötze bei einer Erneuerung.
  • Das Gewicht eines neuen Bemsklotzes beträgt ca. 2,4 kg, das eines zu erneuernden nur noch die Hälfte, also ca. 1,2 kg.
  • Ohne Retarder müssen die Bremsklötze durchschnittlich bei ca. 250 000 km erneuert werden.
  • Mit Retarder werden die Bremsklötze im Schnitt erst bei ca. 750 000 kg erneuert.

Die Lösung gibt es hier. Aber bitte erst selber probieren. ;-)


zurück zu Teil 1 - der Retarder


Dieser Beitrag wurde bereits 2009 einmal veröffentlicht im Technikprofi von auto-motor und sport.

Ich empfehle den Technikprofi, das Extraheft für Kfz-Technik von auto, motor und sport.

Den Technikprofi gibt es nur in Verbindung mit dem "auto motor und sport"-Abo.

Wer den Technikprofi in auto, motor und sport gerne abonnieren möchte: 

Link zum Abo

 

Diese Seite von kfztech.de weiter empfehlen

Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 02.03.2015

Folgen Sie kfztech auf Twitter Twitter Logo
Besuchen Sie kfztech auf Facebook
Facebook Logo





Impressum, Copyright