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von James Walker, Jr. von scR motorsports

An anderer Stelle auf dieser Website haben wir (in schmerzhafter Ausführlichkeit, wie manche hinzufügen würden) die Bedeutung der Vorspannung zwischen Vorder- und Hinterachse oder der Bremsbalance erörtert und wie deren Optimierung zu einer besseren Bremsleistung führen kann. Ein entscheidender Faktor bei der Festlegung der Vorspannung – das mechanische Bremsdruck-Dosierventil – wurde dabei jedoch außer Acht gelassen. Schließlich kann man nur so viel von diesem Vortrag über die Vorspannung der Bremsen auf einmal verkraften.

Damit sind wir zurück, um die Feinheiten der Verteilung des Bremsdrucks auf die Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs zu erläutern. Vor allem aber hoffen wir, dass Sie verstehen, dass ein Austausch, eine Änderung oder ein einfaches Herumfummeln an Ihrem Dosierventil mehr schaden als nützen kann. Es ist zwar keine schwarze Magie, aber es gibt viele Möglichkeiten, das System durcheinander zu bringen, ohne es zu wissen.

Daher bieten wir Ihnen diesen kurzen Einblick in diese Geräte und ihre mechanischen Geschwister. Ein wenig Wissen kann überraschende Vorteile bringen, nicht zuletzt, um böse Überraschungen zu vermeiden.

Regelung des hinteren Bremsdrucks

Im Allgemeinen gibt es drei Möglichkeiten, mit dem hinteren Bremsdruck umzugehen: ihn in Ruhe zu lassen, ihn proportional zum vorderen Bremsdruck zu machen oder ihn auf eine Weise zu regeln, die diese beiden Strategien kombiniert.

Strategie 1: Keine Veränderung des hinteren Bremsdrucks

Wenn keine Vorrichtung zur Veränderung des hinteren Bremsdrucks verwendet würde, wären, wie in Abbildung A dargestellt, der vordere und der hintere Bremsdruck immer gleich. Das ist natürlich die einfachste Lösung, aber um die hintere Vorspannung unter allen Bedingungen zu verhindern, müsste die hintere Bremse selbst absolut winzig sein.

Wie Sie sich vorstellen können, ist dies keine realistische Lösung und kommt in der Praxis nicht vor.

Strategie 2: Echte Proportionierung

Eine echte Proportionierung, wie in Abbildung B dargestellt, würde dazu führen, dass der hintere Bremsdruck unter allen Bedingungen linear proportional zum vorderen Bremsdruck ist. So ironisch es auch klingen mag, „Proportionalventile“ bieten diese Art der Steuerung nicht, da sie nicht die rein proportionalen Geräte sind, die ihr Name vermuten lässt.

Diese Art der Druckregulierung ist sicherlich möglich, aber sie erfordert typischerweise Tandem-Hauptzylinder und ein einstellbares Reaktionsgestänge, wie man es heute in fast jedem speziell gebauten Rennwagen findet.

Bei so ausgestatteten Fahrzeugen wird das Dosierverhältnis durch eine Kombination aus der Wahl des Kolbendurchmessers des Hauptzylinders und der Einstellung eines mechanischen Reaktionsgestänges erreicht, das die beiden Hauptzylinder miteinander verbindet. Die Geometrie des Gestänges, das auch als Vorspannstange bezeichnet wird, bestimmt die vom Bremspedal ausgehende Kraftverteilung von vorn nach hinten. Der große Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass eine Vorspannstange so konstruiert werden kann, dass der Fahrer das Verhältnis zwischen Vorder- und Hinterradbremskraft während der Fahrt einstellen kann.

In dem unten gezeigten Beispiel führt eine Einstellung der Vorspannstange um 0,010 Zoll zu einer Erhöhung der Kraft des vorderen Hauptzylinders von 125 lb auf 133 lb. Gleichzeitig sinkt die Eingangskraft des hinteren Hauptzylinders von 125 lb auf 117 lb.

Die Echtzeitkontrolle des Fahrers über die Vorspannung macht Anpassungen an sich ändernde Streckenbedingungen oder Kraftstoffverbrauch praktisch mühelos. Die Komplexität dieses Designs macht es für den Straßengebrauch höchst unpraktisch, aber auf der Rennstrecke ist es einfach unschlagbar, was die Einfachheit der Einstellung angeht.

Strategien kombinieren – Das falsch benannte Proportionalventil

Konventionelle Proportionalventile sollten eigentlich als „Bremskraftregler“ oder „Bremsdruckregelventile“ bezeichnet werden. Während ihr Name eine echte proportionale Steuerung suggeriert, bieten sie in Wirklichkeit eine Kombination der in den Abbildungen A und B dargestellten Steuerung.

Bis zu einem bestimmten Druck lassen diese Ventile den gleichen Druck auf die vordere und hintere Bremse zu (à la Abbildung A). Sobald jedoch ein voreingestellter Druckpunkt erreicht ist (im Beispiel 600 psi), baut sich der Druck der hinteren Bremse weiter auf, allerdings mit einer geringeren Geschwindigkeit (oder Steigung) als der Druck der vorderen Bremse. Abbildung C zeigt dies recht deutlich.

Anhand der Diagramme kann man sehen, dass es möglich ist, sowohl ein System des Typs B als auch ein System des Typs C zu konstruieren, die letztendlich dasselbe Bremsgleichgewicht am Punkt der maximalen Verzögerung ergeben. (Man beachte, daß die Abbildungen B und C beide einen Druck von 950 psi in der hinteren Bremsleitung erzeugen, wenn der Druck in der vorderen Bremsleitung 2000 psi beträgt.)

Man kann jedoch auch sehen, daß Systeme des Typs C – solche, die Dosierventile verwenden – uns bei niedrigeren Verzögerungswerten näher an die optimale Bremsbalance bringen können. Dieser Vorteil ist im Rennsport relativ bedeutungslos, da das Fahrzeug immer mit maximaler Verzögerung betrieben wird, aber auf der Straße ist er von großem Vorteil.

Mit anderen Worten, das Dosierventil ermöglicht es uns, in der Stadt mit optimaler Bremsbalance zu fahren (gut für die Lebensdauer der vorderen Bremsbeläge), aber es hält auch alles im Zaum, wenn wir maximale Bremsung benötigen (gut für die Stabilität).

Aufgrund ihrer kompakten Größe und relativ geringen Kosten sind diese Geräte in fast jedem Fahrzeug zu finden, das eine Reduzierung des hinteren Bremsdrucks benötigt, um eine optimale Bremsbalance zu erreichen. Typische Personenkraftwagen und serienmäßige Rennwagen fallen genau in diese Kategorie.

Höhenabhängige Proportionalventile

Bei einigen Fahrzeugen gehen die Proportionalventile noch einen Schritt weiter, da der Kniepunkt auf der Kurve mit dem Gewicht auf der Hinterachse variieren kann. Wenn das Gewicht der Hinterachse zunimmt, wird ein Gestänge zwischen der Achse und der Karosserie zusammengedrückt. Dieses Gestänge wirkt auf einen Nocken im Inneren des Dosierventils, wodurch sich die Vorspannung der Feder des Dosierventils erhöht. Das Endergebnis ist, dass mit zunehmendem Gewicht an der Hinterachse eine stärkere Bremswirkung (Vorspannung) auf die Hinterachse möglich ist, wodurch die nun an den Hinterreifen verfügbare bessere Traktion genutzt werden kann. Abbildung D veranschaulicht diesen Zusammenhang recht deutlich.

Kann man das Proportionalventil verstellen?

Ob Sie es glauben oder nicht, in fast allen Fällen sind die OEM-Ventile gut auf die Original-Bremsanlage abgestimmt und sollten nicht manipuliert werden, da sich im Inneren keine Teile befinden, die von ambitionierten Besitzern verändert werden können. Leider sind einige von außen einstellbar, so dass die Versuchung zum Basteln groß ist!

Ein Punkt, über den man nachdenken sollte, ist, dass Dosierventile, da sie ein mechanisches Gerät sind, als bester Kompromiss für den Einsatz unter allen Bedingungen konzipiert werden müssen. Hohe Geschwindigkeit, niedrige Geschwindigkeit, voll beladenes und leeres Fahrzeug – all diese Szenarien müssen bewertet und bei der Konstruktion des Dosierventils berücksichtigt werden.

Wenn Sie Ihr Fahrzeug in einer Weise modifiziert haben, die sich auf die Vorspannung zwischen Vorder- und Hinterachse auswirkt, könnten Sie natürlich auf dem linken Feld stehen! Zur Auffrischung unseres Artikels über die Vorspannung werden wir die Liste der Modifikationen, die die Vorspannung von vorne nach hinten beeinflussen können, noch einmal vorlegen.

Faktoren, die die Verzerrung vorne erhöhen:

• Vergrößerter vorderer Rotordurchmesser
• Vergrößerter Reibungskoeffizient der vorderen Bremsbeläge
• Vergrößerter Kolbendurchmesser des vorderen Bremssattels
• Verkleinerter hinterer Rotordurchmesser
• Verkleinerter Reibungskoeffizient der hinteren Bremsbeläge
• Verkleinerter Kolbendurchmesser des hinteren Bremssattels
• Niedrigerer Schwerpunkt (d. h. tieferes Fahrzeug).d. h. tiefergelegtes Fahrzeug)
• Mehr Gewicht auf der Hinterachse (d. h. beladen)
• weniger Gewicht auf der Vorderachse
• weniger klebrige Reifen (niedrigere Verzögerungsgrenze)

Faktoren, die die Vorspannung hinten erhöhen:

• Vergrößerter hinterer Rotordurchmesser
• Erhöhter Reibungskoeffizient der hinteren Bremsbeläge
• Vergrößerter Kolbendurchmesser des hinteren Bremssattels
• Verkleinerter vorderer Rotordurchmesser
• Verkleinerter Reibungskoeffizient der vorderen Bremsbeläge
• Verkleinerter Kolbendurchmesser des vorderen Bremssattels
• Höherer Schwerpunkt (d. h. erhöhtes Fahrzeug).d. h. angehobenes Fahrzeug)
• weniger Gewicht auf der Hinterachse (d. h. unbelastet)
• mehr Gewicht auf der Vorderachse
• klebrigere Reifen (höhere Verzögerungsgrenze)

Änderungen an der Dosierung

Wir könnten diesen Abschnitt mit der klaren Aussage beginnen, dass Sie Ihr Dosierventil nicht ändern sollten. Aber, was wäre das für ein Spaß? Aber wenn Sie Ihr Fahrzeug bis zur Unkenntlichkeit verändert haben, kann dies die einzige Lösung sein, um die richtige Vorspannung in Ihrem Bremssystem wiederherzustellen.

Wir beginnen hier mit drei der grundlegendsten Regeln für den Einbau und die Auswahl des Dosierventils.

1. Wenn Sie das tief verwurzelte Bedürfnis haben, Ihr eigenes einstellbares Dosierventil zu installieren, seien Sie darauf hingewiesen, dass sie NIEMALS installiert werden sollten, wenn die Werkseinheit noch an ihrem Platz ist. In Reihe geschaltete Dosierventile können unangenehme, unvorhersehbare Dinge tun!

2. Wenn Sie das tief verwurzelte Bedürfnis haben, Ihr eigenes einstellbares Dosierventil zu installieren, seien Sie darauf hingewiesen, dass sie NIEMALS in Reihe zu den vorderen Bremsen installiert werden sollten. Der Effekt wäre, dass Ihr Fahrzeug hecklastig wird, bevor Sie „terminales Übersteuern“ sagen können. Der Druck in den vorderen Bremsleitungen sollte immer in Ruhe gelassen werden – nur die hinteren Drücke sollten bei der Dosierung berücksichtigt werden.

3. In allen Fällen muss die Grundbalance des Bremssystems zu Beginn nahezu optimal sein. Nur so kann ein Dosierventil effektiv eingesetzt werden. Sie sollten niemals davon ausgehen, dass ein einfaches Hinzufügen eines Dosierventils alle Bedingungen der hinteren Vorspannung behebt, da selbst die besten Dosierventile gut auf das Zielfahrzeug abgestimmt sein müssen.

Auswahl des Dosierventils

Bei der Auswahl des richtigen einstellbaren Dosierventils für Ihr Fahrzeug geht es nicht nur um die Auswahl des richtigen Punktes, an dem die Neigungsbegrenzung beginnt (der Kniepunkt), sondern auch um die Auswahl der richtigen Rate, mit der der Druck in der hinteren Bremsleitung nach diesem Punkt aufgebaut wird (die Neigung). Fast alle einstellbaren Dosierventile, die heute auf dem Markt sind, haben einen einstellbaren Kniepunkt (den Punkt, an dem der Druck in der hinteren Bremsleitung zu regeln beginnt), aber eine feste Steigung (die Geschwindigkeit, mit der der Druck über den Kniepunkt hinaus aufgebaut wird). Während ein Parameter einstellbar ist, sind beide für die Systemleistung entscheidend. Man beachte, dass in Abbildung E die beiden Kurven den gleichen Kniepunkt haben, aber die Steigungen sehr unterschiedlich sind.

Wie wählt man nun den richtigen Kniepunkt und die richtige Steigung? Ohne die Test- und Messressourcen eines großen Automobilherstellers ist es so gut wie unmöglich, das zu sagen. Natürlich könnte man sich durch Versuch und Irrtum zu einer Lösung durchringen, die man für geeignet hält, aber ohne Tests unter allen Beladungs-, Geschwindigkeits- und Straßenbedingungen könnte es eine Betriebsbedingung geben, die nur darauf wartet, einen zu beißen.

Kurz gesagt, wenn Sie sich selbst bei dem Gedanken ertappen, „Ich frage mich, wie ich das richtige Dosierventil für mein Auto auswählen würde?“, sollten Sie es wahrscheinlich nicht selbst ändern.

Elektronische Proportionierung: Keine Manipulationen erlaubt

Als kleine Ergänzung zum hier besprochenen mechanischen Dosierventil gibt es eine Bewegung, die die Funktion des Dosierventils durch die Hardware ersetzt, die die ABS-Funktion übernimmt. Dies ist zwar noch nicht die Norm, aber die meisten Hochleistungsfahrzeuge sind bereits serienmäßig mit dieser Funktion ausgestattet, und man kann mit ziemlicher Sicherheit vorhersagen, dass sich dieser Trend fortsetzen wird.

Auf der Grundlage der von den vier ABS-Raddrehzahlsensoren gesammelten Informationen berechnen die Algorithmen der dynamischen Hinterradproportionierung (DRP) oder der elektronischen Bremskraftverteilung (EBD) das Schlupfverhältnis zwischen Vorder- und Hinterrad der vier Reifen. Dann kann die ABS-Hardware bei vorgegebenen Schwellenwerten und Parametern eingreifen und den Bremsdruck an den Hinterrädern automatisch ändern.

Da DRP und EBD auf dem tatsächlichen Radschlupf und nicht auf dem Druck in der Bremsleitung basieren, ist diese Art der Hinterradproportionierung flexibler und kann an Änderungen am Fahrzeug angepasst werden. Sie ist auch kostengünstiger, da der OEM das mechanische Dosierventil aus dem Fahrzeug entfernen und seine Funktion durch andere, bereits an Bord befindliche Hardware ersetzen kann.

Natürlich möchte der OEM nicht, dass der Besitzer an der Dosierung zwischen Vorder- und Hinterrad herumfummelt, und daher gibt es keine Möglichkeit für den Enthusiasten, DRP oder EBD nach seinen Wünschen umzuprogrammieren. Natürlich, wenn das Fahrzeug die ursprüngliche Front-zu-Heck-Bias in Takt ist, gibt es keine Notwendigkeit, um zu programmieren sowieso.

Planen Sie klug

Zusammenfassend, es gibt mehr auf das Dosierventil als das Auge. Sie sollten versuchen, Ihre Bremsmodifikationen sorgfältig zu planen und so auszuwählen, dass Sie die Vorteile des serienmäßigen Dosierventils beibehalten und ausnutzen können. Mit anderen Worten: Achten Sie auf die werksseitige Vorspannung (und entfernen Sie sich nicht zu weit davon), und Sie werden die Nase vorn haben.

Sollten Sie aus anderen Gründen gezwungen sein, das serienmäßige Ventil zu verschrotten und durch ein Nachrüstventil zu ersetzen, seien Sie darauf hingewiesen, dass die Auswahl und Einstellung nichts für Uneingeweihte ist. Es gibt zwar mehr als einen Weg, um eine optimale Balance am Punkt der maximalen Verzögerung zu erreichen, aber ohne das richtige Maß an Know-how könnten Sie bei Teilbremsungen Kompromisse eingehen, die mit der Werksausrüstung nicht möglich waren.

Denken Sie auch daran, dass das einfache Hinzufügen oder Ersetzen eines Dosierventils möglicherweise nicht ausreicht, um das Problem der Vorspannung zu beheben. Eine sorgfältige Planung und Konstruktion im Vorfeld sollte sicherstellen, dass die Grundvorspannung des Fahrzeugs von Anfang an angemessen ist, so dass das Dosierventil ordnungsgemäß als Feinabstimmungsgerät verwendet werden kann.