Elektromobilität ist nach wie vor das große Thema der Automobilindustrie, auf dem aktuell das Augenmerk von Entwicklern, Ingenieuren und auch den Autofahrern selbst liegt. Das Angebot an Fahrzeugmodellen wird laufend erweitert und Nachfrage und Neuzulassungen nehmen kontinuierlich zu. Im Jahr 2019 ist der Bestand an Elektroautos laut einer Studie des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), weltweit auf rund 7,9 Millionen gestiegen. Das sind etwa 2,3 Millionen mehr im Vergleich zum Vorjahr – ein Zuwachs von 40 Prozent. TMD Friction, führender Hersteller von Bremsentechnologie, beliefert mit seinen Bremsbelägen Fahrzeughersteller weltweit – sowohl im Bereich der Verbrennungsmotoren als auch im Bereich der neuen Antriebstechnologien – und investiert laufend in die Weiterentwicklung modernster Reibmaterialien.
Besondere Anforderungen
Elektro- und Hybridfahrzeuge stellen besondere Anforderungen an die Bremsbeläge. In der Regel sind diese Fahrzeuge durch die Batterien oder den zusätzlichen elektrifizierten Antriebsstrang wesentlich schwerer als ihre von Verbrennern angetriebenen Pendants. Damit das erhöhte Gewicht die Leistungsfähigkeit der Bremse nicht beeinträchtigt, muss der Bremsbelag entsprechend ausgelegt sein. Eine Besonderheit des Elektroantriebes hat zudem direkte Auswirkungen auf das Ansprechverhalten des Bremsbelages: Die starke Selbstbremswirkung des E-Motors führt dazu, dass es für geringe Verzögerungen völlig ausreicht, den Fuß vom Gaspedal zu nehmen. Die herkömmliche Reibungsbremse kommt also wesentlich seltener zum Einsatz, was zu angerosteten Bremsscheiben und „Verglasungen“ am Belag führen kann. Derart „unterforderte“ Bremsen können ein verzögertes Ansprechverhalten aufweisen. Neben der Technik ist hier auch das individuelle Fahrverhalten ausschlaggebend. Um Korrosion und das Einschlafen der Bremsbeläge zu vermeiden, sollte der Fahrer regelmäßig das Bremspedal im Fahrbetrieb nutzen. Ein weiterer Aspekt ist der Fahrkomfort. Bei Elektrofahrzeugen bzw. im elektrischen Betrieb der Hybriden fallen die Motorengeräusche nahezu vollkommen weg. Das hat zur Folge, dass sämtliche von der Bremse oder anderen Bauteilen verursachten Geräusche in den Vordergrund rücken und damit den akustischen Fahrkomfort einschränken können.
„Bei TMD Friction beschäftigen wir uns schon lange mit dem Thema Elektromobilität“, erläutert Vincenzo Di Caro, Senior Manager Vehicle Programme im Aftermarket bei TMD Friction. „Wir haben diverse Studien über Bremsbeläge in E-Modellen durchgeführt und dabei herausgefunden, dass ein typischer Pkw, wie er derzeit auf den Straßen unterwegs ist, deutlich weniger Reibmaterial benötigen wird, wenn er elektrisch betrieben wird. Auch die bei der Bremsung umgesetzte Reibenergie würde im Alltagsbetrieb nur noch circa fünf Prozent betragen. Dies erfordert für die zukünftige Generation von Elektrofahrzeugen eine Neugestaltung des gesamten Bremssystems“, so Di Caro weiter.
Aktuelle Entwicklungen und Lösungen von TMD Friction
TMD Friction arbeitet als OE-Lieferant bereits im Entwicklungsstadium neuer Fahrzeugmodelle eng mit den Herstellern zusammen – so auch im Bereich der Elektromobilität. Aktuell greifen Fahrzeughersteller für die meisten der heute auf dem Markt erhältlichen Elektro- oder Hybridfahrzeuge auf bestehende Bremssysteme zurück. Für die Anpassung an die neuen Antriebsformen setzt der Bremsbelagspezialist schon heute auf neue Reibmaterialrezepturen und bezieht die Bremsscheibe mit ein, um eine perfekte Kombination für E-Modelle zu finden. In aufwändigen Forschungs- und Testverfahren, in die TMD Friction jedes Jahr bis zu 30 Millionen Euro investiert, werden die Beläge für diese neuen Fahrzeugtypen weiterentwickelt und hinsichtlich der genannten Eigenschaften optimiert.
Spezielle Anforderungen an Reibbeläge für E-Fahrzeuge:
- Kein „Einschlafen“ des Bremsbelages nach langer Bremsenpause
- Korrosionsfreies Reibmaterial
- Je nach Bremsscheibe stärkere Korrosionsputzeigenschaften im Betrieb
- Nahezu geräuschfreie Reibmaterialien bei E-Betrieb
Jeder Bremsbelag wird auf die verschiedenen Fahrzeugmodelle spezifisch abgestimmt. Das bedeutet, dass auch bei gleicher Form des Bremsbelags ein vollkommen neues Produkt entsteht. Der Aufwand, der gerade in Bezug auf Geräuschentwicklung betrieben wird, ist enorm. In den letzten drei Jahren wurden die Geräuschprüfungen von 600 auf 3.000 Stunden erhöht. Dabei testet TMD Friction zum Beispiel auf Klimakaltprüfständen, die Temperaturen von bis zu minus 40 Grad simulieren können, um Geräusche bei extrem niedrigen Temperaturen zu vermeiden. Auch die Prüfverfahren auf Prüfständen sind ein weiteres wichtiges Thema, wenn es um Elektromobilität geht. Denn auch die Ausprüf- und Testprozeduren, wie TMD Friction sie derzeit an herkömmlichen Bremsbelägen durchführt, müssen angepasst werden.
Für das andere Bremsverhalten von E-Fahrzeugen sind die Anforderungen an den Bremsvorgang ganz anders. Dazu hat TMD Friction bereits ein Lastprofil ermittelt, um herauszufinden, wie ein Bremsbelag für einen elektrisch betriebenen Motor wirklich beansprucht wird und sich dieses Verhalten auf seinen Lebenszyklus auswirken kann. Diese angepassten Prüfverfahren werden zur Anpassung der Rezepturen von Reibmaterialien an das elektrische Antriebskonzept genutzt.
Da TMD Friction über hohe Expertise und jahrzehntelange Erfahrung bei der Entwicklung neuer Rezepturen verfügt, konnten in einer relativ kurzen Zeit den Fahrzeugherstellern ein umfassendes Programm neuer Bremsbeläge für ihre E- und Hybridmodelle angeboten werden. Mittlerweile reicht das Seriengeschäft vom kompakten e-Golf und verschiedenen Tesla Typen bis hin zum BMW Super-Sportwagen i8 und Porsche Taycan.
Für den Ersatzbedarf werden die Beläge dem OES-Kanal und dem freien Aftermarket zur Verfügung gestellt.
„Heute bieten wir ein großes Produktprogramm an Bremsbelägen für Elektro- und Hybridanwendungen an und decken damit einen Großteil des Bestands an Elektrofahrzeugen in EMEA ab“, sagt Clement de Valon, Executive Vice President Independent Aftermarket bei TMD Friction. „Je nach Absatzregion und Hersteller kommen all drei TMD OE-Marken – Textar, Pagid und Nisshinbo – zum Einsatz“, so de Valon weiter.
Quelle: TMD Friciton
