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Fahrwerk |
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Das Antiblockiersystem - ABS (1)
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Grundsätzliches zum
Antiblockiersystem (ABS)
Das Antiblockiersystem
(ABS), von Bosch 1978 erstmals produziert, verhindert bei
Vollbremsungen das Blockieren der Räder. Das Fahrzeug bleibt dadurch
lenkbar und unerwarteten Hindernissen kann ausgewichen werden. Das
ABS verbessert somit die Fahrstabilität wesentlich und verkürzt
meist zusätzlich noch den Bremsweg.
Die Vorteile des ABS auf einen Blick:
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Seitenführungskräfte und Lenkfähigkeit
bleiben erhalten, ein Ausweichen ist möglich!
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Kürzerer Bremsweg (Ausnahme: nicht bei Schnee)
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Bremsplatten werden verhindert
Über zwei Drittel der Fahrzeughersteller weltweit
rüsten ihre Neufahrzeuge mit ABS aus.
Etwas ABS-Geschichte
(von Bosch)
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1936 meldete Bosch
ein Patent für eine „Vorrichtung zum Verhüten des
Festbremsens der Räder eines Kraftfahrzeugs“ an.
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1978 stellte Bosch
das erste weltweit großserientaugliche ABS 2 in der
S-Klasse von Mercedes-Benz und im 7er BMW vor.
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In den Folgejahren war die Devise kleiner, leichter und
leistungsfähiger.
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1989 gelang es ein in
Hybridbauweise gefertigtes Steuergerät direkt am
Hydraulikaggregat anzubauen. Aufwändige Verbindungen
entfielen und auch das Gewicht dieser Generation ABS 2E
verringerte sich.
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1993 bauten die
Bosch-Entwickler mit neuen Magnetventilen die Generation
5.0.
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In den Jahren darauf
kamen zusätzliche Funktionen wie die elektronische
Bremskraftverteilung, die den mechanischen
Bremsdruckminderer der Hinterachse ersetzte.
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Seit 1994 fertigt
Bosch ABS für
Motorräder
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Die derzeit aktuelle
ABS-Generation wurde von Bosch im Jahr 2001 mit dem ABS
8 eingeführt. Sie ist modular aufgebaut, so dass sich
die Bremsregelsysteme in den verschiedenen Ausbaustufen
ABS, ASR und ESP technisch in einer Produktfamilie
realisieren lassen.
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2010 hat Bosch
erstmals eine speziell für Motorräder konzipierte
ABS-Generation auf den Markt gebracht
Zahlen
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Die technischen
Fortschritte führten zu einer höheren
Leistungsfähigkeit, weniger Bauteilen und einem
geringeren Gewicht des ABS: wog ABS 2 (1978) noch 6,3
kg, ABS 8.0 im Jahr 2003 nur noch 1,6 kg auf die
Waage.Das Systemgewicht beim Motorrad ABS liegt
mittlerweile (2013) bei unter einem Kilogramm.
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Seit Serienstart
beläuft sich die Anzahl der von Bosch weltweit
ausgelieferten ABS auf 100 Millionen.
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Nach einer
Selbstverpflichtung des Dachverbandes der europäischen
Automobilhersteller wurden ab Mitte 2004 alle in Europa
verkauften Pkw serienmäßig mit ABS ausgestattet. Ab 2016
ist der ABS-Einbau in der gesamten EU für Zweiräder über
125 Kubikzentimeter verbindlich vorgeschrieben.
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Etwas
Brems-Physik
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Der Bremsweg eines
Fahrzeugs hängt von der Geschwindigkeit, dem Gewicht des
Fahrzeugs und der Summe der Bremskräfte ab.
Die maximale Bremskraft hängt ab von der Radlast und dem
momentanen Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn.
Das ABS bewirkt bei einer
Vollbremsung die maximal mögliche Bremskraft an jedem der 4
Räder
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Bremsphysik |
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Lenkbarkeit bedeutet,
dass an den Vorderrädern bei Kurvenfahrt ausreichende
Seitenführungskraft zur Verfügung steht. Wenn ein Rad aber
100% Bremskraft überträgt, bleibt nichts mehr für die
Seitenführungskraft übrig. Ein blockierendes Rad ist nicht
lenkbar.
Der Kamm'sche Reibungskreis zeigt diesen Zusammenhang auf:
Seitenführungskraft kann nur in einem bestimmten Verhältnis
zur Bremskraft übertragen werden.
Fahrstabilität bedeutet,
dass ein Fahrzeug beim Bremsen spurstabil bleibt. Blockieren
zum Beispiel die Hinterräder, können keine
Seitenführungskräfte übertragen werden, das Fahrzeug bricht
an der Hinterachse aus und kommt ins Schleudern.
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Kammscher Reibungskreis
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Verständnisfragen zu
Schlupf und Seitenführungskraft:
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1. Was verstehen Sie unter dem Begriff „Schlupf“? |
Ist die Differenz zwischen Rad- und
Fahrzeuggeschwindigkeit. |
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2. Wie viel Schlupf hat ein frei rollendes,
nicht angetriebenes oder gebremstes Rad? |
0% Schlupf |
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3. Wie hoch ist die Seitenführungskraft bei
einem, |
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a) frei rollenden Rad ? |
Maximal |
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b) blockierenden Rad ?
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Minimal bzw. Null |
Diagramm Seitenführungskraft (VW)
Beim Bremsvorgang steigt
die Bremskraft (bei zunehmendem Schlupf) zunächst sehr stark
an und fällt danach wieder langsam ab. Die Seitenkräfte, die
beim Fahren und Bremsen wirken, verhalten sich hierzu
umgekehrt.
Die übertragbare
Seitenkraft wird Seitenführungskraft genannt. Sie ist ein
Maß für die Fahrstabilität.
Im Arbeitsbereich des ABS
kann noch genügend Seitenführungskraft übertragen werden.
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Diagramm
Seitenführungskraft
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Diagramm Bremskraftbeiwerte (VW)
Der Bremskraftbeiwert ist
abhängig vom Zustand der Fahrbahn und den
Witterungsverhältnissen.
Die maximal mögliche
Bremskraft für nassen Beton ist niedriger als für trockenen
Beton. Dies bedeutet, dass der Bremsweg länger wird.
Bei sehr niedrigen
Reibwerten (Schnee und Eis) kann nur noch wenig Bremskraft
übertragen werden.
Das ABS regelt den
Bremsdruck so, dass immer die maximal mögliche Bremskraft
ausgenutzt wird. Auf
Beton (nass und trocken) sowie Glatteis wird der Bremsweg
kürzer als bei Blockierbremsung.
Die
Schnneeschlupfkurve steigt ab 90% wieder an. Grund: Vor den
blockierenden Rädern (ohne ABS) baut sich ein Schneekeil
auf, der den Bremsweg verkürzt. Das Fahrzeug ist aber nicht
lenkbar. Umgekehrt ist es mit ABS im Schnee: es lässt sich
lenken, der Bremsweg ist etwas länger.
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Diagramm Bremskraftbeiwert
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ABS Regelkreis
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ABS-Regelphasen
Die
Drehgeschwindigkeiten der Räder werden laufend von den
Drehzahlfühlern
erfasst und dem Steuergerät gemeldet.
Das Steuergerät der
ABS-Elektronik
verarbeitet diese Informationen unabhängig voneinander und
berechnet ständig die Werte für Drehgeschwindigkeit und
Schlupf. Außerdem überwacht es laufend die Funktion des
Antiblockiersystems und schaltet es bei einem Fehler aus.
Bei Blockiertendenz eines Rades gibt es die Stellbefehle an
die Magnetventile der
ABS-Hydraulik. Das
bedeutet, dass bei der Antiblockierregelung der Bremsdruck
zunächst auf dem bis dahin erreichten Niveau gehalten wird.
Ist die Verzögerung immer noch zu groß, wird der Bremsdruck
gesenkt, dadurch wird die Bremswirkung reduziert und das Rad
wieder beschleunigt. Wenn es zu schwach gebremst wird, wird
es durch eine Druckerhöhung wieder verzögert. Diese
Regelphasen können dem Bild ABS-Regelphasen entnommen
werden. Das ABS
führt diesen Regelvorgang für jedes Rad einzeln durch.
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ABS Systembeispiele
Beispiel 1: 3-Kanal-ABS im Golf
2 von Teves (Vorderräder einzeln geregelt, Hinterräder
gemeinsam geregelt)
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Beispiel 2: 4-Kanal-ABS mit EDS
im AUDI von Bosch (alle Räder einzeln geregelt)
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Schematischer Aufbau
ABS-Regelkreis
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Schematischer ABS-Regelkreis
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Verständnisfragen zum
ABS-Regelkreis |
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1. Wer sorgt für den Druckaufbau? |
Der Fahrer über das Bremspedal. |
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2. Was beeinflusst den Bremsdruck im
Regelfall? |
Das Hydroaggregat. |
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3. Wer steuert das Hydroaggregat? |
Das Steuergerät. |
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4. Woher bekommt das Steuergerät die
Information über das Drehverhalten der Räder? |
von den Drehzahlfühlern. |
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Film ist schon etwas älter, aber die
Wirkung wird anschaulich gezeigt.
Quellen: Bosch, VW,
Teves, AUDI, eigene Grafiken
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