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Salzachbrücke

Was Elektromotoren im Auto heute leisten

Auch, wenn Sie mit Technik überhaupt nichts am Hut haben, betätigen Sie im Auto höchstwahrscheinlich täglich ganz souverän verschiedene Elektromotoren. Denn diese kleinen Bauteile sind in gewisser Weise vergleichbar mit der Moulinex früher und dem Thermomix heute. Nein, sie rühren oder backen nichts, aber sie sind echte Multitalente und inzwischen fast in jedem Fahrzeug zu finden.
Ob Wischer vorn und hinten, Fensterheber oder Sitzverstellung – eigentlich überall, wo Sie Taster, Schalter oder Hebel berühren und dann tut sich was, arbeitet im Verborgenen ein Elektromotor. Direkt baugleich sind sie nicht, jedoch im Herzen sind sie einander ähnlich. Der Techniker unterscheidet zwischen bürstenbehafteten und bürstenlosen Motoren. Das klingt nun etwas nach Frisiersalon, hat aber mit den Motor-Innereien zu tun.

Die Geschichte der kleinen Kohlebürsten
Kurzer Exkurs: Warum eigentlich „Bürsten“? Mit einer Haarbürste können Sie Ihr Haar vorsichtig glatt bürsten. Die Bürsten im Elektromotor jedoch bestehen aus federbelasteten Kohlestückchen, die zwei wichtige Eigenschaften haben: Sie leiten Strom und sind extrem langlebig. Diese Kohlebürsten streichen ein Elektromotorleben lang sanft über eine runde Gleitbahn und übertragen auf diese Weise den Strom von einem unbeweglichen auf ein bewegtes, sich drehendes Bauteil.
Klar wird dann die Funktion: Dreht sich das Innere im Elektromotor, bewegt sich außen der Sitz nach vorn oder hinten, je nachdem, wie lang Ihre Beine sind. Diesen Job erledigen Elektromotoren meist mit Hilfe eines kleinen Getriebes. Auch elektrische Fensterheber funktionieren mit Elektromotoren, diese wiederum sind mit einem zusätzlichen Stahl-Bowdenzug ausgestattet, das ist eine Art Metallschnur, die von einem sie umgebenden Plastikgehäuse geführt wird. So erledigt sie das Fenster-Hinunterfahren oder -Hochziehen reibungslos.
Eine weitere, noch recht junge Komfortfunktion hat so mancher schon derart liebgewonnen, dass er mit vollen Händen nie mehr „ohne“ sein will, nämlich den automatischen Heckklappen-Öffner. Hier scheint Magie am Werk: Per Fußwink öffnet sich die Heckklappe elegant und wie in Zeitlupe.
Statt eines zu drückenden Tasters sitzt unter der Stoßstange ein Bewegungssensor – so einen Sensor kennen Sie sicher von Bewegungsmeldern, die nachts das Licht vor der Eingangstüre anknipsen, sobald sich etwas dort bewegt. Genau so ein Sensor schickt nun Ihr Fuß-Bewegungssignal Richtung Komfortsteuergerät, das bei Anwesenheit des Autoschlüssels den Strom Richtung Elektromotoren freigibt.
Etwas weniger magisch gestaltet sich das Klappen-Schließen; meist per Knopfdruck an der Heckklappe fährt diese wieder langsam in die geschlossene Position. Grund hierfür ist, dass niemand versehentlich eingezwickt wird, wenn er mit dem Fuß eine unwillkürliche Bewegung an der Stelle macht, an der unser Sensor sitzt und nur darauf wartet, auf Ihren Wink zu reagieren.

Tausend und eine Zertifizierung für die Sicherheit
Wovon wir bisher gesprochen haben, sind reine Komfort- und auch Luxusthemen. Geht der Elektromotor nun seinen Weg weiter in Richtung Lenkung oder Bremse, wird es haariger als in jedem Frisiersalon.
Nur wenige spezialisierte Automobil-Zulieferer bauen Komplettsysteme zur elektrischen Lenk- und Bremsunterstützung, und das hat gute Gründe: Dafür braucht man eigene Zertifizierungen, muss sich pausenlos kontrollieren lassen und hat letztlich sogar den Scherben auf, denn: Wer haftet, wenn ein Auto nicht bremst oder lenkt? Der, dem man die Schuld nachweisen kann, in Frage kommen zwei: Autobauer oder Systemhersteller.
Die Lieferanten der Einzelbestandteile wiederum müssen die Anforderungen erfüllen, speziell für das Gesamtsystem ausgelegte Elektromotoren herzustellen. So ein handtellergroßer Motor ist dann etwa zuständig für die Bremskraftverstärkung – damit wird dieses System vom Verbrennungsmotor unabhängig.
Bisher funktionierten Bremskraftverstärker meist mit Unterdruck, den der Motor mittels Ansaugtrakt (Benziner) oder extra Pumpe (Diesel) aufbaut. Auch im Hinblick auf die immer zahlreicher werdenden Elektroautos ist dieses vom Motor unabhängige Bremsen eine entscheidende Technologie.
Derzeit versuchen die OEM (Originalteilehersteller) einander gegenseitig zu überbieten, was sicherheitsrelevante Systeme angeht. Darum haben sich vor kurzem wichtige OEM freiwillig dazu verpflichtet, bis zum Jahr 2022 Notbremssysteme als Standard anzunehmen und entsprechende Bauteile dafür zu entwickeln.

Bremsen, bevor der Fahrer reagiert
Voraussetzung für Notbremssysteme: Sie funktionieren autonom. Das heißt, sie steigen in die Eisen, noch bevor der Fahrer überhaupt erschrocken ist – dabei sind fünf Meter weniger Bremsweg ein weiteres Ziel. Das alles klappt nur, wenn das Gesamtsystem der Notbremse auf elektrischen Bauteilen fußt.
Das Ganze heißt dann eines Tages „Brake by Wire“, den Begriff haben Sie vielleicht schon gehört und er bedeutet frei übersetzt soviel wie „Bremsen mit elektrischen Komponenten“ im Gegensatz zum heute noch hydraulisch und elektrohydraulisch gebremsten Auto.
Was ist das nun: Schon länger gibt‘s im Auto die elektrische Feststellbremse, die statt über den Handbremshebel und Seilzüge eben jetzt auf Knopfdruck arbeitet und die Hinterräder bremst. Sehr praktisch: die dabei einfach zu realisierende Berg-Anfahrhilfe.
Vorstellen kann man sich das System eigentlich leicht: Via Tastendruck geht das Spannungssignal per Kabel an die links und rechts auf dem jeweiligen Bremssattel sitzenden Elektromotoren. Diese Motoren machen die Feststellbremse „zu“ oder „auf“ und helfen auch bei aktuellen Notbremssystemen schon beim Bremsen mit. In nicht allzu ferner Zukunft soll die komplett elektrisch basierte Bremstechnik in Serie gehen.
Interessant ist das Thema auch für diejenigen unter Ihnen, die gern ein fünf-Sterne-Auto haben wollen: Im Euro-NCAP-Crashtest gibt es seit über einem Jahr nur noch dann die Höchstwertung, wenn das Auto den neuen Fußgänger-Crashtest erfolgreich absolviert.

Ziel: Fünf Sterne beim Crashtest
Und das geht so: Mittels Sensorik muss das Auto „sehen“, wenn ein Erwachsenen-Dummy flott oder langsam vor dem Auto erscheint bzw. ein Kind-Dummy zwischen zwei geparkten Fahrzeugen plötzlich auf die Straße springt. Typische Fallbeispiele direkt aus dem Stadtverkehr also.
Der Euro-NCAP-Test nimmt nun an, dass das Auto einen Zusammenstoß verhindern kann, wenn es unter 40 km/h schnell fährt; ist es bis 60 km/h schnell unterwegs, soll es wenigstens noch so stark herunterbremsen, um die Aufprallwucht zu verringern; tödliche oder schwere Verletzungen von Fußgängern würden so zu leichteren.
Noch sind viele Autos diesen speziellen Notbrems-Anforderungen nicht gewachsen, aber Hersteller und Zulieferer arbeiten mit Hochdruck an den Vorgaben – für viele Autohersteller ist es ehrenrührig, weniger als fünf Crahstest-Sterne mit nach Hause zu nehmen.
Erinnern Sie sich übrigens noch an die bürstenlosen Motoren, die wir eingangs kurz erwähnt haben? Diese noch recht jungen Bauteile werden wir in einer kommenden SALZACHbrücke einmal näher beleuchten – sie spielen die erste Geige bei der Zukunftsmusik „Brake by Wire“ und sorgen als Teile des Gesamtsystems für besagte fünf Euro-NCAP-Sterne.
 
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