Bremsen dienen zur Verringerung bzw. Begrenzung der Geschwindigkeit von bewegten Maschinenteilen oder Fahrzeugen. Sie funktionieren meistens durch die Umwandlung der zugeführten Bewegungsenergie über Reibung in Wärmeenergie, die verloren geht (Erwärmung der Umgebungsluft). Bei der weniger häufig vorhandenen Nutzbremse wird die Bewegungsenergie in anderweitig benutzte, meistens elektrische Energie umgewandelt. Die Bremse kann als kraftschlüssige Kupplung (Reibkupplung) aufgefasst werden, bei sich eins der beiden miteinander gekuppelten Bauteile nicht bewegt. Fahrzeuge im Sinne der StVZO müssen in Deutschland ein Zweikreisbremssystem, also zwei voneinander unabhängig funktionierende Bremsen besitzen.

Die in Fahrzeugen weitaus am häufigsten verwendeten Bremsenarten sind die Trommelbremse und die Scheibenbremse. Die älteste, nicht mehr oft angewendete Art ist die Klotzbremse. Meist wird eine Bremse zur Verringerung der Umdrehungsgeschwindigkeit von rotierenden Teilen, weniger oft bei linear bewegten Teilen verwendet.

Bremsen werden auch nach der Art ihrer Betätigung (Kraftübertragung) unterteilt: Hebelbremse, Seilzugbremse, Druckluftbremse und Hydraulikbremse.

Eine besondere Bremse ist die Feststellbremse, mit deren Hilfe die Bewegung von Maschinenteilen oder Fahrzeugen zeitweise blockiert wird.

Bremsleistung

Die Bremsleistung ist von der Bremskraft und der Augenblicksgeschwindigkeit abhängig.

${\displaystyle P_{\text{B}}=F_{\text{B}}\cdot v}$

mit

${\displaystyle P_{\text{B}}:}$ Bremsleistung in Watt

${\displaystyle F_{\text{B}}:}$ tangentiale Bremskraft am Reibkörper der Bremse in Newton

${\displaystyle v:}$ Geschwindigkeit zwischen den Reibkörpern in ${\displaystyle {\tfrac {\text{Meter}}{\text{Sekunde}}}}$

Physikalisch wird mit einer Bremse die kinetische Energie (${\displaystyle \Delta Q}$) einer sich um die Geschwindigkeitsdifferenz (${\displaystyle \Delta v=v_{2}-v_{1}}$) abgebremsten (oder verzögerten) physikalischen Masse (${\displaystyle m}$) in Wärmeenergie umgewandelt. Zu beachten ist, dass die Geschwindigkeit quadratisch in die Berechnung eingeht:

${\displaystyle \Delta Q={\frac {1}{2}}\cdot m\cdot (v_{2}^{2}-v_{1}^{2})}$

Infolge der spezifischen Wärmekapazität entsteht Wärmebindung. Kühlend wirkt die Wärmestrahlung nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz, die Wärmekonvektion durch Fahrtwind oder Gebläse mit veränderlichem Wärmeübergangskoeffizienten und der Wärmeleitung durch die Verbindungselemente (Konduktion).

Eine Beispielrechnung zu Erwärmung einer Scheibenbremse enthält der Hauptartikel Bremsscheibe.

Mechanische Bremsen

Alle mechanischen Bremsen sind Schleifbremsen und beruhen darauf, eine Bewegung durch Reibung zwischen einem festen und dem bewegten Körper abzubauen.

Elektrische Bremsen

• Wirbelstrombremse – Sie nutzt den Wirbelstrom-Effekt. Bei ihr wird ein elektrisch leitfähiges Material (meist eine Metallscheibe) durch ein Magnetfeld bewegt. Dabei werden in dem Material elektrische Wirbelströme induziert. Diese erzeugen ihrerseits ein Magnetfeld, das dem erzeugenden Drehmoment entgegenwirkt. Die Scheibe wird dadurch abgebremst.
• Elektromotorische Bremse – der Antriebsmotor wird beim Abbremsen als Generator verwendet. Bei modernen Generatorbremsen wird die gewonnene Energie zurück in das Stromnetz (Schienenfahrzeuge und Oberleitungsbusse) beziehungsweise einen Energiespeicher (Elektroautos) gespeist. Dieser Vorgang wird auch Rekuperation genannt.
  • Widerstandsbremse – der vom Generator erzeugte Strom wird über elektrische Widerstände in Wärme umgewandelt.

Magnetische Bremsen

• Der Magnetretarder bzw. die Wirbelstrombremse arbeiten nach dem Wirbelstrom-Prinzip – bei Einsatz von Dauermagneten ohne zusätzliche Hilfsenergie.
• Die Hysteresebremse nutzt die Wirkung eines Magneten oder Elektromagneten auf ein sich bewegendes, ferromagnetisches, hartmagnetisches Material. Der Energieverlust entsteht durch die wiederholte Ummagnetisierung des Materials. Im Gegensatz zur Wirbelstrombremse ist die erzeugte Kraft/das erzeugte Moment bei der Hysteresebremse nicht geschwindigkeits- bzw. drehzahlabhängig.
• Magnetpulverbremse – durch ein mit Hilfe einer Spule erzeugtes Magnetfeld wird ein ferromagnetisches Pulver verkettet bzw. versteift, wodurch eine bremsende Reibung entsteht.
• Asynchronmotoren können als Motorbremse verwendet werden, indem die Wicklungen von Gleichstrom durchflossen werden.
• Die magnetorheologische Bremse beziehungsweise magnetorheologische Kupplung arbeitet mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit

Strömungsbremsen, Fluidbremsen

• Ein Retarder nutzt die Viskosität einer Flüssigkeit (Öl), um die Drehbewegung einer Welle zu verlangsamen. Der Retarder arbeitet verschleißfrei und wird deswegen oft als Dauerbremse in Lkws oder Bussen eingesetzt. Bei letzteren auch, weil er in seiner Verzögerungsleistung nahezu stufenfrei, also ruckfrei geregelt werden kann.
• Bei Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen, insbesondere der Luft- und Raumfahrt, werden Bremsschirme und Bremsklappen verwendet, um den Luftwiderstand zu erhöhen und die Geschwindigkeit zu verringern. Beim Mercedes-Benz SLR McLaren oder Bugatti Veyron 16.4 z. B. wird bei einer starken Verzögerung der Heckflügel um 65 Grad angestellt um durch einen Wirbel eine Erhöhung des Luftwiderstandes und so eine bessere Verzögerung und einen höheren Heckanpressdruck (und damit erhöhte Bremsleistung der Hinterräder) zu erreichen (siehe auch Luftbremse).
• Beispiel für eine Luftbremse ist auch der Windfang in Schlagwerken von Räderuhren.
• Wasserwirbelbremsen gehören zu den Leistungsbremsen für stationäre Prüfeinrichtungen, wie zum Beispiel Motorprüfstände. Sie dienen dem Abbremsen eines Prüflings (Verbrennungsmotor, Elektromotor oder anderer Antriebe).
• Schleppanker oder Schleppleinen verringern die Geschwindigkeit von Booten bzw. Schiffen in rauer See oder bei Notfällen

Gegentrieb-Bremse

Bei bestimmten Bahnfahrzeugen (zum Beispiel Dampflokomotiven mit Riggenbach-Gegendruckbremse), Flugzeugen und Schiffen wird zum Bremsen der Antrieb in die Gegenrichtung geschaltet oder umgelenkt. Bei Luftfahrzeugen wird dies als Schubumkehr bezeichnet. Auch bei Booten und Schiffen wird das Prinzip der Schubumkehr zum Abbremsen benutzt.

Bremsen nach Anwendung

• Auflaufbremse
• Automatische Bremse
• Bremse (Eisenbahn)
• Bremse (Kraftfahrzeug)
• Dauerbremse
• Fahrradbremse
• Feststellbremse
• Haltestellenbremse

Weblinks

• Fachlexikon Bremsen
• Lueger Techniklexikon 1904 Bremsen Teil C behandelt Eisenbahn

Einzelnachweise

1. ↑ Archivierte Kopie (Memento des Originals vom 6. Mai 2017 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.kemmerich-elektromotoren.de Prinzip Bremsmotor, Firmenschrift der Fa. Kemmerich Elektromotoren GmbH & Co. KG, abgerufen am 22. März 2018
2. ↑ Archivierte Kopie (Memento des Originals vom 22. März 2018 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.grafmotoren.eu Firmenschrift der Fa. Končar–MES, abgerufen am 22. März 2018
3. ↑ Christiane Köllner: So lassen sich Brems- und Reifenabrieb reduzieren. 26. August 2021, abgerufen am 27. Dezember 2021. 
4. ↑ https://www.klibo.de/bremsen_16a.html Elektronische Bremse bei Fa. Klinger & Born GmbH, abgerufen am 21. März 2018
5. ↑ https://www.tripus.de/de/Elektronische-Motorbremse-news-5424-7737-11612-143.html Elektronische Bremse bei Fa. Tripus systems GmbH, abgerufen am 21. März 2018
6. ↑ http://www.emk.tu-berlin.de/fileadmin/fg183/Publications/lectures/Maas_-_Kupplungssysteme_auf_Basis_magnetorheologischer_Fl%C3%BCssigkeiten_-_2009.pdf Jürgen Maas, Dirk Güth, Martin Aust: Kupplungssysteme auf Basis magnetorheologischer Flüssigkeiten, Vortrag auf dem Getriebekongress 2009 des VDI