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Fahrwerk

 

Das Antiblockiersystem - ABS  (1)


ABS Steuergeräte von Bosch
ABS Steuergeräte von Bosch

ABS - Aufbau, Funktion, Physik

ABS - Hydraulik

ABS - Elektrik


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:

  • Seitenführungskräfte und Lenkfähigkeit bleiben erhalten, ein Ausweichen ist möglich!

  • Kürzerer Bremsweg (Ausnahme: nicht bei Schnee)

  • Bremsplatten werden verhindert

Über zwei Drittel der Fahrzeughersteller weltweit rüsten ihre Neufahrzeuge mit ABS aus.

 

Etwas ABS-Geschichte (von Bosch)

  • 1936 meldete Bosch ein Patent für eine „Vorrichtung zum Verhüten des Festbremsens der Räder eines Kraftfahrzeugs“ an.

  • 1978 stellte Bosch das erste weltweit großserientaugliche ABS 2 in der S-Klasse von Mercedes-Benz und  im 7er BMW vor.

  • In den Folgejahren war die Devise kleiner, leichter und leistungsfähiger.

  • 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.

  • 1993 bauten die Bosch-Entwickler mit neuen Magnetventilen die Generation 5.0.

  • In den Jahren darauf kamen zusätzliche Funktionen wie die elektronische Bremskraftverteilung, die den mechanischen Bremsdruckminderer der Hinterachse ersetzte.

  • Seit 1994 fertigt Bosch ABS für Motorräder

  • 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.

  • 2010 hat Bosch erstmals eine speziell für Motorräder konzipierte ABS-Generation auf den Markt gebracht

Zahlen

  • 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.

  • Seit Serienstart beläuft sich die Anzahl der von Bosch weltweit ausgelieferten ABS auf 100 Millionen.

  • 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.

 

Etwas Brems-Physik

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

Bremsphysik

Bremsphysik

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.

Kammscher Reibungskreis
Kammscher Reibungskreis

Verständnisfragen zu Schlupf und Seitenführungskraft:
1. Was verstehen Sie unter dem Begriff „Schlupf“? Ist die Differenz zwischen Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit.
2. Wie viel Schlupf hat ein frei rollendes, nicht angetriebenes oder gebremstes Rad? 0% Schlupf
3. Wie hoch ist die Seitenführungskraft bei einem,
a) frei rollenden Rad ? Maximal
b) blockierenden Rad ? 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.

Diagramm seitenführungskraft

Diagramm Seitenführungskraft

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.

Diagramm Bremskraftbeiwert

Diagramm Bremskraftbeiwert

ABS Regelkreis

 ABS Regelphasen

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. 

 

ABS Systembeispiele
 ABS System Golf

Beispiel 1: 3-Kanal-ABS im Golf 2 von Teves (Vorderräder einzeln geregelt, Hinterräder gemeinsam geregelt)

ABS System Audi

Beispiel 2: 4-Kanal-ABS mit EDS im AUDI von Bosch (alle Räder einzeln geregelt)

Schematischer Aufbau ABS-Regelkreis

  • Radsensoren (Drehzahlfühler aktiv oder passiv)

  • Elektronisches Steuergerät

  • Hydraulikeinheit mit Magnetventilen und Rückförderpumpe

 

 ABS Regelkreis

Schematischer ABS-Regelkreis

Verständnisfragen zum ABS-Regelkreis
1. Wer sorgt für den Druckaufbau? Der Fahrer über das Bremspedal.
2. Was beeinflusst den Bremsdruck im Regelfall? Das Hydroaggregat.
3. Wer steuert das Hydroaggregat? Das Steuergerät.
4. Woher bekommt das Steuergerät die Information über das Drehverhalten der Räder? von den Drehzahlfühlern.

 

 

 

Videolehrfilm zum ABS von Bosch

Film ist schon etwas älter, aber die Wirkung wird anschaulich gezeigt.

 

Quellen: Bosch, VW, Teves, AUDI, eigene Grafiken


Impressum, Copyright        

Autor: Johannes Wiesinger

geändert: 14.03.2015