FMVSS 121 Anforderungen: Die US-Druckluftbremsnorm

FMVSS 121 – Federal Motor Vehicle Safety Standard No. 121, kodifiziert in 49 CFR 571.121 – ist die US-Vorschrift, die Mindestanforderungen an die Leistung neuer druckluftgebremster Lkw, Sattelzugmaschinen, Busse und Anhänger festlegt. Sie schreibt vor, wie schnell der Kompressor das System aufladen muss, wie viel Behältervolumen das Fahrzeug mitführen muss, wie schnell die Bremsen anlegen und lösen müssen, wie weit das Fahrzeug aus 60 mph zum Stehen kommen darf, und dass das Fahrzeug über ein Antiblockiersystem verfügen muss. Entscheidend ist: Es handelt sich um eine Baunorm – die NHTSA setzt sie beim Hersteller zum Zeitpunkt der Fertigung durch, während der Zustand eines bereits im Einsatz befindlichen Lkw durch FMCSA-Vorschriften in 49 CFR Part 393 geregelt wird.

Was die Norm tatsächlich regelt

FMVSS 121 ist als eine Reihe von Bestehen/Nichtbestehen-Prüfungen formuliert, die ein neues Fahrzeug bestehen muss. Grob abgedeckt sind fünf Bereiche: Luftversorgung und -speicherung, Warneinrichtungen, Bremszeiten beim Anlegen und Lösen, Betriebs- und Notbremsleistung sowie Haltekraft der Feststellbremse. Hinzu kommt die ABS-Pflicht, die die nordamerikanische Druckluftbremstechnik Ende der 1990er-Jahre grundlegend veränderte. Verwandte Normen schließen die Lücken – FMVSS 106 betrifft Druckluftbremsschläuche und -leitungen, FMVSS 105 und 135 betreffen hydraulisch gebremste Fahrzeuge, und FMVSS 136 betrifft die elektronische Stabilitätskontrolle bei Sattelzugmaschinen und großen Bussen.

Luftversorgung, Behälter und Warneinrichtungen

Der Aufladetest ist derjenige, an den sich die meisten Techniker erinnern: Ausgehend von 85 psi in den Behältern und dem Motor auf der vom Hersteller maximal empfohlenen Drehzahl muss der Kompressor den Betriebsbehälterdruck innerhalb von 25 Sekunden auf 100 psi anheben. Deshalb wird der Kompressorhubraum auf das Fahrzeug abgestimmt und nicht einfach aus dem Regal gegriffen – eine unterdimensionierte Einheit an einer großen Behälterbank kann diese Vorgabe nicht erfüllen.

Die Speichergröße richtet sich nach den zu versorgenden Bremsen. Das kombinierte Behältervolumen einer Antriebseinheit muss mindestens dem Zwölffachen des kombinierten Volumens aller Betriebsbremskammern entsprechen; für Anhänger gilt ein niedrigerer Faktor. Jeder Behälter benötigt an seinem tiefsten Punkt eine Entwässerung sowie einen Rückschlagventilschutz, damit ein stromaufwärtiger Defekt nicht das gesamte System entleeren kann. Die Norm nennt keinen konkreten Reglerwert – sie verlangt lediglich, dass das System den Arbeitsdruck erreicht und hält –, daher liegt in der Praxis der Abschaltpunkt zwischen 120 und 135 psi, der Einschaltpunkt zwischen 100 und 110 psi, und ein gesundes, voll aufgeladenes System liegt bei etwa 120 psi. Die Niederdruckwarnung muss bei mindestens der Hälfte des Regler-Abschaltdrucks auslösen, wodurch Summer und Warnlampe bei den meisten Fahrzeugen bei rund 60 psi ansprechen.

Anlege- und Lösezeiten

Zeitgrenzen gibt es, damit die Bremsen von Zugmaschine und Anhänger gemeinsam und nicht nacheinander ansprechen. Die Prüfungen starten bei etwa 100 psi Behälterdruck und messen an der Kammer.

Nach diesen Werten sind Relaisventile, Schnelllöseventile und Leitungsdimensionierung ausgelegt. Wird ein Relaisventil mit falschem Ansprechdruck eingebaut oder ein Anhänger mit unterdimensionierter Leitung verrohrt, kann man von den Werten abweichen, für die das Fahrzeug zertifiziert wurde – auch wenn technisch nichts undicht ist.

Bremsweg

Die 2009 eingeführte Vorschrift zum verkürzten Bremsweg reduzierte die Anforderungen für Zugmaschinen um rund 30 Prozent, eingeführt ab August 2011 für die meisten dreiachsigen Zugmaschinen und 2013 für die übrigen. Die Bremsungen erfolgen aus 60 mph auf trockener Fahrbahn, und das Fahrzeug muss innerhalb einer 12-Fuß-Fahrspur bleiben.

Für gering beladene Bremsungen und für Notbremsungen mit ausgefallenem Kreis gelten separate, längere Bremswege. Dieser Teilausfalltest ist der Grund, warum jede moderne druckluftgebremste Antriebseinheit das Betriebsbremssystem in unabhängige Vorder- und Hinterachskreise aufteilt – siehe wie ein Zweikreis-Druckluftbremssystem funktioniert für die Leitungsführung.

ABS und Stabilität

Das Antiblockiersystem wurde nach FMVSS 121 für druckluftgebremste Sattelzugmaschinen, die am oder nach dem 1. März 1997 hergestellt wurden, sowie für andere druckluftgebremste Lkw, Busse und Anhänger, die am oder nach dem 1. März 1998 hergestellt wurden, verpflichtend. Zugmaschinen tragen eine ABS-Störungsleuchte im Fahrerhaus; Anhänger tragen eine externe Störungsleuchte auf der linken Seite, und Zugmaschinen, die ab März 2001 gebaut wurden, müssen zusätzlich eine Anhänger-ABS-Störungsleuchte im Fahrerhaus anzeigen. Das Anhänger-ABS bezieht seinen Strom über den Siebenpolstecker, weshalb ein korrodierter Kontaktstift sich als erloschene Anhänger-ABS-Leuchte statt als Bremsfehler äußern kann.

Feststell- und Notbremse

Die Feststellbremse muss mechanisch wirken – das bedeutet Federspeicherbremsen, nicht durch Luft gehalten – und muss das beladene Fahrzeug auf einer Steigung von 20 Prozent halten. Die Federn beginnen anzulegen, sobald der Systemdruck sinkt, typischerweise im Bereich von 20 bis 45 psi, weshalb ein durchgehendes Leck das Fahrzeug letztlich zum Stillstand bringt, statt es frei rollen zu lassen. Die Norm verlangt zudem, dass bei einem Ausfall des Betriebsbremssystems weiterhin eine Möglichkeit besteht, das Fahrzeug zu stoppen.

Für wen sie gilt – und für wen nicht

FMVSS 121 gilt für neue druckluftgebremste Fahrzeuge, die für den US-Straßenverkehr gebaut werden. Hydraulische und luft-hydraulische Systeme fallen unter andere Normen, und bestimmte Anhänger sowie Gelände- oder Sonderfahrzeuge sind ganz oder teilweise ausgenommen. FMVSS 121 macht keine Vorgaben, wie eine Flotte den Lkw danach instand hält; das regeln die FMCSA-Druckluftbremsvorschriften in Part 393 sowie die bei Straßenkontrollen angewandten Prüfkriterien.

FMVSS 121 im Vergleich zu ECE R13

Außerhalb Nordamerikas werden die meisten Nutzfahrzeuge nach der UN-Regelung Nr. 13 zertifiziert. Beide Systeme verfolgen dasselbe Ziel, doch die Prüfphilosophie unterscheidet sich so weit, dass ein konformer US-Lkw in Europa nicht automatisch zulassungsfähig ist.

Die ECE-R13-Vorschriften integrieren zudem die elektronische Stabilitätskontrolle direkt in die Bremsvorschrift, während die USA dies in einer separaten Norm regeln. Deshalb kommen europäische Anhänger praktisch standardmäßig mit EBS und lastabhängiger Bremskraftregelung, während nordamerikanische Anhänger üblicherweise nur mit Relaisventilen und ABS ausgestattet sind.

Was das für die Werkstatt bedeutet

Sie zertifizieren keine Fahrzeuge, können aber ein Fahrzeug stillschweigend „dezertifizieren“. Wird ein Kompressor mit geringerem Hubraum als der originale eingebaut, erreicht der Lkw die Ladezeit von 85 auf 100 psi möglicherweise nicht mehr. Wird ein Behälter entfernt oder verkleinert, geht das von der Norm vorausgesetzte Reservevolumen verloren. Wird ein Ventil mit abweichender Ansprechzeit eingebaut, legt der Anhänger nicht mehr zeitgleich mit der Zugmaschine an. Bleibt eine ABS-Leuchte funktionsunfähig, hat man sowohl ein Compliance-Problem als auch ein Fahrzeug, das auf Eis länger bremst. Komponenten nach OE-Spezifikation abstimmen – Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse, Haldex, Meritor und die Fahrzeughersteller veröffentlichen die entsprechenden Werte –, dann arbeitet das Fahrzeug weiterhin so, wie es zertifiziert wurde.