Die Bremse ist ein technisches System zur Verzögerung eines Kraftfahrzeugs. Die Gesamtheit aus Übertragungs- und Betätigungseinrichtungen wird als Bremsanlage bezeichnet.

Beim üblichen Bremsvorgang wird durch Reibung oder entsprechende Vorgänge die kinetische Energie (Bewegungsenergie) in Wärmeenergie umgewandelt und abgeführt (Verlustenergie), weshalb der Materialauswahl und der Kühlung der Bremse eine erhöhte Bedeutung zukommt. Neuere Techniken erlauben durch Rekuperation mit einer Nutzbremse die Umwandlung der kinetischen in elektrische Energie und Speicherung für späteren Antrieb oder elektrische Verbraucher. Alle Kraftfahrzeuge verfügen gesetzlich vorgeschrieben neben der Betriebsbremse über eine zusätzliche Bremseinrichtung, die unabhängig funktionieren muss. Sie ist meist als mechanische Feststellbremse („Handbremse“) ausgeführt und sichert beim Halten das Fahrzeug gegen Wegrollen.

Geschichte Die ersten Personenkraftwagen wurden nur über die Hinterräder verzögert. An den Rädern selbst saßen oft noch Klotzbremsen, an der Getriebeausgangswelle eine Außenbandbremse, die über die Kardanwelle auf die Hinterräder wirkte. Später setzte sich die Trommelbremse durch. Fahrzeuge wie der Dernburg-Wagen oder der Renault EG wurden früh mit Allradbremsen ausgestattet. Der Zwickauer Autohersteller Horch führte 1924 mit dem Horch 10 seriengefertigte Pkw mit Vierradbremsen ein.In einschlägigen Autozeitschriften schaltete Horch die ganzseitige Anzeige und verwies insbesondere auf „unsere neue Type 10/50 PS mit Vierradbremse, welche erstmalig [sic!] auf der diesjährigen Berliner Automobil-Ausstellung (vom 5. bis 14. Dezember 1924) zur Ausstellung gebracht wird.“ Zeitschrift Der Herrenfahrer, 1. Jahrgang, Nummer 2 (1924) Die erste serienmäßige Ausstattung mit einer Scheibenbremse war im deutschen Tiger-Panzer des Zweiten Weltkriegs anzutreffen, der erste Pkw mit vier Scheibenbremsen war der amerikanische Tucker ’48 (1948). Die ersten Serienautomobile in Europa mit vier Scheibenbremsen waren der Rennsportwagen Jaguar C-Type (1952), gefolgt 1955 vom Citroën DS mit zwei Scheibenbremsen.

Der Bremsvorgang Die Wirkung einer Bremsanlage wird über die Bremsverzögerung definiert, die als Abnahme der Geschwindigkeit pro Zeit definiert wird. Die Bremsverzögerung wird üblicherweise positiv angegeben und ist als negative Beschleunigung des Fahrzeugs zu verstehen. Auch bei Sportwagen übersteigt die Leistung der Bremsanlage die Motorleistung erheblich. Die maximal erreichbare Bremsverzögerung ist in der Praxis nicht durch die Bremsanlage, sondern durch die Haftreibung der Reifen begrenzt und daher witterungs- und fahrbahnabhängig. Wenn die Bremse zu kräftig betätigt wird und kein Antiblockiersystem (ABS) die Bremskraft regelt, dann wird die Haftreibungsgrenze überschritten, die Räder blockieren und das Fahrzeug beginnt zu rutschen, wobei unter Gleitreibung ungefähr 15 % schlechter gebremst wird, das Fahrzeug nicht mehr lenkbar ist und zum Ausbrechen neigt.

Die Haftreibungsgrenze besagt, dass die Bremskraft nicht größer als die Haftreibung sein darf. Dabei ist die Fahrzeugmasse, die Bremsverzögerung, die Erdbeschleunigung und der Haftreibungskoeffizient. Für Gummi auf trockenem Asphalt liegt bei 1,2 bei 10 % Schlupf. Man kann also ein Fahrzeug mit bis zu 1,2 abbremsen (die Werte liegen bei Nutzfahrzeugen unter 1 ). Auf nasser Fahrbahn sinkt auf einen Wert von circa 0,6, auf Eis sogar auf 0,1, was gegenüber trockenem Asphalt zu einer Verdoppelung bzw. Verzehnfachung des Bremsweges führt.

Dadurch, dass die Bremskraft bei einem Pkw auf der Fahrbahn ansetzt, die Massenträgheit aber etwas höher im Schwerpunkt des Fahrzeuges, wirkt ein Moment um die Querachse (Nickachse) des Fahrzeugs, wodurch die Vorderachse zusätzlich belastet und die Hinterachse entlastet wird (Bremsnicken). Somit wird bei einer Vollbremsung die Blockiergrenze an der Hinterachse schon bei einer viel geringeren Bremskraft erreicht als an der Vorderachse. Ein Blockieren der Hinterachse bei nicht blockierter Vorderachse würde dazu führen, dass das Fahrzeug instabil wird und ausbricht. Daher muss an der Vorderachse eine höhere Bremskraft aufgebracht werden als an der Hinterachse. Dies berücksichtigen Fahrzeughersteller u. a. mit größeren Bremsscheiben und größeren Wirkflächen der Radbremszylinder an den Vorderrädern.

Die Überprüfung der Bremsanlage ist ein wichtiger Teil bei der Hauptuntersuchung nach § 29 StVZO (umgangssprachlich: TÜV) und der Sicherheitsprüfung (SP). Hierbei findet eine Sicht-, Funktions- und Wirkungsprüfung statt. Die Wirkung wird bei den meisten Fahrzeugen auf einem Bremsenprüfstand geprüft. Durch Unebenheiten in der Oberflächenbeschaffenheit der Bremsscheibe oder durch Unwucht entsteht Bremsenrubbeln. Der Fahrer nimmt dies durch Bremspedalpulsieren, Lenkraddrehschwingungen und Vibrationen wahr. Fällt die Bremse eines Kfz aus, besteht als letzte Möglichkeit die „Blechbremsung“: Fahrzeug an den Fahrbahnrand steuern und über Kontakt mit der Fahrbahnbegrenzung bremsen. Normalerweise kommt es jedoch kaum zu einer solchen Situation, weil die Betriebsbremse mindestens zweikreisig (Zweikreisbremsanlage – in Deutschland Vorschrift seit 1967) ausgeführt ist und auch die Feststellbremse noch verwendet werden kann.

Die Bremse eines Pkw muss Energien von mehreren Megajoule umsetzen, bei einer Vollbremsung mit einer Leistung von mehr als 200 kW.

Entlüftung Damit Bremsen einwandfrei funktionieren, muss zum einen ausreichend Bremsflüssigkeit in den Bremsleitungen vorhanden sein und zum anderen darf sich nicht zu viel Luft in der Bremsanlage befinden. Im Falle von Reparaturen oder Änderungen an einzelnen Komponenten der Bremse ist daher anschließend eine sog. Entlüftung notwendig. Falls der Luftanteil zu hoch ist, sorgt der Druck des Bremspedals nicht für die gewünschte Abbremsung des Fahrzeugs, was sich direkt auf die Betriebstauglichkeit des Fahrzeugs auswirken und somit zu einer Gefahr im Straßenverkehr führen kann.

Bremspedal und -hebel mini|Fußraum eines Pkw, in der Mitte das Bremspedal

Das Bremspedal (auch Fußbremshebel) ist bei nahezu allen Kraftfahrzeugen die Betätigungseinrichtung der Betriebsbremsanlage. Bei Zweirädern gibt es keine Pedale zum Bremsen, sondern Bremshebel. Bei Motorrädern ein Handhebel am rechten Griff für das Vorderrad und einen Fußbremshebel rechts für das Hinterrad.

Hier wird die Fußkraft des Fahrers das erste Mal verstärkt, um bei dem zur Verfügung stehenden Pedalweg einen ausreichenden Bremsdruck zu erzeugen. Die Verstärkung wird durch das Hebelsystem des Fußbremshebels erzeugt. Bei entsprechender Dimensionen erreicht man hier bereits eine 5-fache Verstärkung der Fußkraft. Sie reicht bei heutigen Fahrzeugen aber nicht aus, um ein Fahrzeug zu bremsen oder zum Stehen zu bringen, so dass eine weitere Verstärkung durch einen Bremskraftverstärker nötig ist.

In der Vergangenheit wurde versucht, das Gas- mit dem Bremspedal von Pkw zu einem Bedienhebel zu kombinieren, um den Fahrer zu entlasten und der zunehmenden Verkehrsdichte gerecht zu werden. Einer der Erfinder war G. Peiseler aus Leipzig mit dem Peiseler-Pedal.Verkürzen des Stillsetzweges mit Hilfe des Peiseler-Pedals. In: Kraftfahrzeugtechnik 3/1956, S. 93–95. Ein derartig nachgerüsteter Opel Kadett wurde vom KTA der DDR abgenommen und war in Berlin in Betrieb.Kombiniertes Brems-Gas-Pedal (Peiseler-Pedal). In: Kraftfahrzeugtechnik 5/1960, S. 177–178. Das größte Argument für diese Bauweise ist bis heute der deutlich verkürzte Anhalteweg, da der Fuß nicht erst umgesetzt zu werden braucht und ein Schreckerlebnis unmittelbar in das Durchstrecken des Beines umsetzbar ist. Aus nicht dokumentierten Gründen konnte sich das Gas-Brems-Pedal jedoch nicht etablieren.

Bremssysteme mini|Carbon-Keramik-Bremsscheibe mit Bremssattel (gelb) hinter einer Leichtmetallfelge an einem Porsche Carrera GT

Entsprechend den geltenden Vorschriften müssen Kraftfahrzeuge und die meisten Anhänger mit Bremsen ausgerüstet sein. Die EG-Richtlinie 71/320/EWG von 1971 unterscheidet drei Bremsanlagen:

Betriebsbremsanlage (BBA) Hilfsbremsanlage (HBA) Feststellbremsanlage (FBA)

Dazu können noch sog. Verlangsamer kommen (z. B. Retarder), die verschleißfrei wirken und die normale Bremsanlage unterstützen.

Betriebsbremsanlage (BBA) Die Betriebsbremsanlage dient dazu, das Fahrzeug im normalen Betrieb zu verlangsamen und zum Stillstand zu bringen. Sie muss sich abstufen lassen und auf alle Räder des Fahrzeugs wirken.

Der Fahrer betätigt die Betriebsbremse bei nahezu allen mehrspurigen Kraftfahrzeugen über ein mit dem rechten Fuß zu betätigendes Pedal. Bei Krafträdern wird die Betriebsbremse des Vorderrades mit einem Handhebel rechts am Lenker betätigt und die Betriebsbremse des Hinterrades meist mit dem rechten Fuß über ein Pedal oder (seltener, z. B. bei Motorrollern) mit einem Handhebel links am Lenker.

Mit der Betriebsbremse muss bei den meisten Kraftfahrzeugen eine Verzögerung von 5,0 m/s2 erreicht werden, (4) StVZO bis 2000 waren 2,5 m/s2 ausreichend.Einunddreißigste Verordnung zur Änderung straßenverkehrsrechtlicher Vorschriften (31. ÄndVStVR) vom 23. März 2000, Artikel 1 „Änderung der Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung“, Nr. 24 a) ()

Die Übertragung der Kraft von der Betätigungseinrichtung zu den eigentlichen Radbremsen erfolgt heute meist hydraulisch (Flüssigkeitsbremse) oder pneumatisch (Druckluftbremsen bei Lkw). Bis in die 1960er Jahre waren bei Pkw auch noch mechanische Übertragungseinrichtungen üblich. Diese findet man heute fast nur noch bei Fahrrädern oder Kleinkrafträdern.

Elektrische Übertragungseinrichtungen sind heute (Stand 2009) bei den Druckluftbremsen von schweren Lkw bereits weit verbreitet (Wabco / Knorr EBS). Diese Systeme verfügen aber immer noch zusätzlich als Rückfallebene über eine pneumatische Übertragungseinrichtung.

Rein elektrische Übertragungseinrichtungen befinden sich in der Erprobungsphase, sind aber von der Serieneinführung noch weit entfernt (Stand 2009).

Übliche Bauarten für Betriebsbremsen sind: Trommelbremsen mit Innenbacken in Simplex- und Duplexausführung einschließlich ihrer Unterarten. Angewendet werden Trommelbremsen z. B. bei Mopeds oder als Hinterradbremsen in leistungsschwachen Pkw. Bei Nutzfahrzeugen (z. B. Anhänger, Traktoren, Baufahrzeuge) finden sie wegen ihrer geringen Bedienkraft und der Schmutzunempfindlichkeit regen Einsatz. Scheibenbremsen als Schwimmsattel- oder Festsattelbremse. Scheibenbremsen zeichnen sich durch eine hohe gleichmäßige Bremsleistung bei geringem Gewicht aus. Sie werden zum Beispiel bei Motorrädern, Pkw, Nutzfahrzeugen und Rennfahrzeugen benutzt. Mit dem Einsatz von Zwei- oder Mehrkreisbremsanlagen werden innerhalb der Betriebsbremse redundante Systeme als Ausfallsicherung eingesetzt. So ist das sichere Anhalten auch bei Ausfall eines der Systeme gewährleistet. Der Fahrer wird heute von einer Vielzahl von Hilfssystemen wie Bremskraftverstärker, ABS und Bremsassistenten unterstützt.

Speziell in Hybridfahrzeugen gewinnt zunehmend das Bremsen in Verbindung mit Energierückgewinnung an Bedeutung, auch rekuperatives Bremsen genannt. Hier wird durch Betreiben eines Generators gebremst, der seinerseits die gewonnene Energie in die Batterie für den Elektroantrieb einspeist.

Bei Großmaschinen wie z. B. Radladern kommt vornehmlich die hydraulisch betriebene Lamellenbremse zum Einsatz.

Des Weiteren werden Bremsanlagen oft nach der Art ihrer Betätigung eingeteilt:

Hydraulisch betätigte Bremse

mini|Scheibenbremse an einem Pkw: gelochte Bremsscheibe mit Bremssattel