ABS (Anti-lock Braking System)
Das ABS-System verhindert, dass die Räder bei einer Vollbremsung blockieren. Wenn die Räder blockieren, besteht die Gefahr, dass die Haftung zwischen Reifen und Straße verloren geht und der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert. ABS macht das Fahrzeug auch bei einer Vollbremsung beherrschbar.
Das Antiblockiersystem ABS (Anti-lock Braking System) ist eines der grundlegenden Elemente der aktiven Sicherheit. ABS verhindert das Blockieren der Räder bei starkem Bremsen oder beim Bremsen auf rutschigem Untergrund. Die Räder eines mit ABS ausgestatteten Fahrzeugs rollen bei einer Notbremsung trotzdem ab. Dadurch verlieren die Räder nicht die Bodenhaftung, so dass das Fahrzeug lenkbar bleibt. Beachten Sie, dass die blockierten Räder keine Seitenkräfte übertragen. Weitere Informationen zur Lenkbarkeit finden Sie in dem Artikel Kammscher Kreis.
Das Prinzip der ABS-Funktion:
Das ABS-System verhindert das Blockieren der Räder beim Bremsen, indem es die Bremskraft an jedem Rad automatisch so reguliert, dass sie nicht blockiert. Denn würde ein Rad blockieren, ginge die Haftung zwischen Reifen und Straße verloren, was eine gefährliche Situation für das Fahren darstellt. In diesem Fall kann das Fahrzeug ins Schleudern geraten oder unkontrollierbar werden! Mit anderen Worten: Wenn die Vorderräder die Haftung verlieren, reagiert das Fahrzeug nicht mehr auf die Lenkradbewegungen, und wenn die Hinterräder die Haftung verlieren, kann das Fahrzeug an der Hinterachse ins Schleudern geraten, was sehr gefährlich ist.
Lassen Sie uns vereinfachen, wie ABS tatsächlich funktioniert. Die ABS-Einheit befindet sich zwischen dem Hauptbremszylinder und den Bremsleitungen, die zu den einzelnen Bremssätteln (Bremszylinder) führen. Erhält das Steuergerät ein Signal, dass ein Rad blockiert, baut es kurzzeitig den Druck in den Bremsleitungen ab und bringt so das Rad wieder zum Drehen. Die neueste ABS-Generation kann auf diese Weise bis zu 40 Mal pro Sekunde reagieren und sorgt so für einen nahezu reibungslosen Radlauf und damit für ein gutes Fahrverhalten. Gleichzeitig wird die Bremskraft auf dem maximal möglichen Niveau, d.h. an der Haftgrenze, gehalten.
Das ABS-Schaltschema ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt. Jedes Rad ist mit einem magnetischen oder induktiven Geschwindigkeitssensor (gelber Sensor im unteren Bild) und einem Impulsrad (graue Lochscheibe) ausgestattet. Die Geschwindigkeitssensoren werden vom Steuergerät verwendet, um die Bewegung (Drehung) jedes Rades zu erfassen. Das Steuergerät (grauer Kasten) wertet die Situation aus und baut über ein Regelventil (braunes Bauteil im oberen Bild) gegebenenfalls den Druck im Bremssystem ab, um das blockierte Rad wieder in Bewegung zu setzen. Auf diese Weise greift das ABS-System während der gesamten Bremszeit mehrmals pro Sekunde ein, unabhängig von der Kraft, die auf das Pedal ausgeübt wird. Beim Abbremsen auf eine Mindestgeschwindigkeit von ca. 4 km/h schaltet sich das ABS automatisch ab, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen.
Grundlegende Teile des ABS-Systems
Video:
Geschichte des ABS:
Das ABS-System wurde in seiner heutigen Form von BOSCH im Jahr 1978 entwickelt. Die Geschichte reicht jedoch noch weiter zurück. Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts gab es Überlegungen, wie man das Blockieren der Räder bei Vollbremsungen verhindern kann. Im Jahr 1936 meldete Bosch ein Patent für eine „Vorrichtung zur Verhinderung des starken Abbremsens der Räder eines Kraftfahrzeugs“ an. Diese ersten Systeme funktionierten ausschließlich nach mechanischen Prinzipien. Erst mit dem Aufkommen der elektronischen Steuerung konnten die Ingenieure ein Antiblockiersystem entwickeln, das schnell und robust genug für den Einsatz in Kraftfahrzeugen war. Die erste kommerzielle Anwendung fand das ABS-System als Sonderausstattung in der S-Klasse von Mercedes-Benz und kurz darauf in der 7er-Reihe von BMW.
Seit der Einführung des Systems im Jahr 1978 hat sich das ABS weiterentwickelt und viele Verbesserungen erfahren. So wurde das ABS anfangs nur an den Vorderrädern eingebaut, die beim Bremsen stärker beansprucht werden und für die Lenkung wichtiger sind. Das Problem der Integration von ABS in Trommelbremsen wurde ebenfalls angesprochen, da diese Bremsleistung schwieriger zu kontrollieren ist und längere Reaktionszeiten hat. Weitere Entwicklungen haben schrittweise zur Miniaturisierung der ABS-Einheit und zu einer Erhöhung der Betriebsfrequenzen geführt. Um die Bremswirkung besser auf die einzelnen Räder verteilen zu können, wurde das ABS-System im Laufe der Zeit mehrkanalig. Das heißt, wenn die Anzahl der Kanäle der Anzahl der Räder entspricht, ist dies der Idealfall, bei dem das Steuergerät jedes Rad einzeln ansteuern kann.
Die weitere Entwicklung führte allmählich zur Schaffung von Folgesystemen wie: ASR (Anti-Schlupf-System, das ein Durchdrehen der Räder beim Anfahren verhindert); ESP (Elektronisches Stabilisierungsprogramm); EBV (Elektronische Bremskraftverteilung) usw. Der Raddrehzahlsensor ist somit zu einem wichtigen Bestandteil für viele andere Fahrassistenten geworden, die Informationen über die Geschwindigkeit der einzelnen Räder benötigen, um ihre Aufgabe zu erfüllen.
Wussten Sie schon, dass …
ABS jako povinná výbava
Im Jahr 2004 haben sich die im ACEA-Verband zusammengeschlossenen Hersteller freiwillig darauf geeinigt, dass jedes neu zugelassene Fahrzeug in der EU mit ABS ausgestattet werden muss. Seit 2006 gilt die Verordnung auch für bereits homologierte Fahrzeuge.
Bremswege von Fahrzeugen mit und ohne ABS
Die Antwort auf die Frage, ob ein Fahrzeug mit ABS einen kürzeren oder längeren Bremsweg hat, ist nicht ganz einfach zu beantworten. Es ist ein klassisches Diskussionsthema, das auf der Annahme beruht, dass ein Fahrzeug mit ABS auf trockener Fahrbahn einen längeren Bremsweg hat, weil das ABS nicht mit voller Kraft bremst. Ein Fahrer mit Fahrgefühl braucht kein ABS, da es die Räder von selbst blockiert.
Es stimmt, dass diese Aussagen ein wenig veraltet sind. Seit dem ersten ABS ist viel Zeit vergangen und die Technik hat sich stark verbessert. Seien wir ehrlich, die meisten Autofahrer haben auch ihren Sinn für das Fahren verloren. Der heutige Fahrer vertraut fast gedankenlos darauf, dass die Elektronik des Autos ihn auf der Straße hält. Dass in bestimmten Situationen die Räder blockieren könnten und was das bedeuten würde, ist den meisten Fahrern heute nicht mehr bewusst.
Aber alles hat seine Grenzen, und diese sind durch die Physik vorgegeben. Die Bremskraft kann nicht größer sein, als es die Haftung zwischen Reifen und Straße zulässt. Diese Haftung ist jedoch nicht konstant und wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, darunter der so genannte Reifenschlupf. Die Theorie besagt, dass der Reifen bei einem Reifenschlupf von 10-30 % die beste Haftung hat (siehe nachstehende Grafik). Hinter diesem Schlupfwert liegt die so genannte Spitze der Reibungskräfte. Wenn Sie das Bremspedal noch stärker betätigen, erhöht sich der Reifenschlupf gegenüber der Straße und die Reibung zwischen Reifen und Straße nimmt sehr schnell ab! Das Diagramm unten zeigt, dass die Reibung bei 100 % Reifenschlupf, d. h. bei einem blockierten Rad, nur noch 60-70 % ihres ursprünglichen Potenzials erreicht. Logischerweise verlängert sich der Bremsweg um bis zu einem Drittel, wenn das Rad blockiert ist!
Es mag kompliziert erscheinen, aber hier liegt die Antwort auf unsere Frage. Die hochentwickelten Bremssysteme von heute können innerhalb der Grenzen des idealen Reifenschlupf arbeiten, d. h. zwischen zehn und dreißig Prozent Schlupf. Wenn das System feststellt, dass sich eine Spitze der Reibungskräfte nähert, die eigentlich eine Verringerung der Haftung bedeuten würde, reduziert es den Druck in der Bremsleitung. Auf diese Weise gelingt es dem ABS-System, das Beste aus den aktuellen Haftungsbedingungen zu machen. Ein solcher Zustand ist mit einem empfindlichen Fuß auf der Bremse nur schwer zu erreichen. Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass das Mehrkanal-ABS jedes Rad einzeln ansteuern kann!
Ja, die älteren ABS-Versionen waren nicht so schnell, bei manchen Fahrzeugen kam es bei längerem Bremsen zu Pedaltauchern, oder es war fast unmöglich, auf unebenem Untergrund anzuhalten, wenn die Räder durchdrehten. Dies ist heute jedoch nicht mehr der Fall.
Das untere Diagramm zeigt den Wirkungsbereich des ABS-Systems. Sie zeigt auch die Abnahme der Bodenhaftung auf verschiedenen Oberflächen, von rauem Asphalt über unbefestigte Oberflächen bis hin zu Schnee und Eis. Die gestrichelte Linie im Diagramm zeigt die Abnahme der Haftung in Querrichtung. Dies ist die Komponente, die für die Stabilität und die Drehfreudigkeit des Fahrzeugs sorgt.
Das obige Diagramm zeigt noch eine weitere interessante Sache. Der leichte Anstieg des Reibungskoeffizienten beim Fahren auf unbefestigtem Untergrund und einem blockierten Rad wird durch Partikel verursacht, die das blockierte Rad vor sich herzuschleudern scheint. Dadurch entsteht eine Art Keil vor dem Rad. Das ABSplus genannte System von Volkswagen macht sich diese Tatsache sehr gut zunutze.
Woran erkennt man, dass das ABS funktioniert?
Bei starkem Bremsen auf der Grip-Linie, z.B. auf nasser Fahrbahn, ist ein intermittierendes Bremsen zu hören. Das intermittierende Bremsen wird dadurch verursacht, dass das ABS den Druck im Bremssystem abbaut. Dadurch wird die Bremskraft verringert und das Rad entriegelt. Das Pedal scheint während dieses Vorgangs zu graben und kann bei älteren Fahrzeugen bei längerem Bremsen bis zum Boden absinken. Ein weniger erfahrener Fahrer könnte stecken bleiben und das Bremspedal loslassen, aber das wäre ein Fehler! Das ABS-System blockiert sich selbst, damit die Räder nicht blockieren und das Fahrzeug nicht ins Schleudern gerät.
